JP2023522903A - Methods and compositions - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y204/00—Glycosyltransferases (2.4)
- C12Y204/02—Pentosyltransferases (2.4.2)
- C12Y204/02012—Nicotinamide phosphoribosyltransferase (2.4.2.12), i.e. visfatin
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2501/00—Active agents used in cell culture processes, e.g. differentation
- C12N2501/20—Cytokines; Chemokines
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2502/00—Coculture with; Conditioned medium produced by
- C12N2502/11—Coculture with; Conditioned medium produced by blood or immune system cells
- C12N2502/1157—Monocytes, macrophages
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2502/00—Coculture with; Conditioned medium produced by
- C12N2502/13—Coculture with; Conditioned medium produced by connective tissue cells; generic mesenchyme cells, e.g. so-called "embryonic fibroblasts"
- C12N2502/1323—Adult fibroblasts
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y204/00—Glycosyltransferases (2.4)
- C12Y204/01—Hexosyltransferases (2.4.1)
- C12Y204/01012—Cellulose synthase (UDP-forming) (2.4.1.12)
Abstract
筋肉再生を刺激する方法であって、筋肉にCCR5相互作用剤またはコード分子を送達することを含む方法。CCR5相互作用剤は、筋幹細胞に結合し、筋芽細胞増殖および筋肉再生を刺激する。CCR5相互作用剤の1つの例は、サイトカインフィンガーモチーフを含むNAMPTまたはその誘導体である。方法および組成物は、衛星細胞またはマクロファージ細胞またはそれらの先駆細胞/子孫細胞の集団を含む、CCR5相互作用剤を発現する細胞組成物を含み、また幹細胞療法におけるそれらの適用、または筋肉の欠損、障害もしくは損傷の治療における使用を含む。実施例は、線維化が最小である筋肉組織再生を示す。サイトカインフィンガーを含むNAMPTのC末端部分を含むNAMPTポリペプチド断片も実施可能である。組成物は、NAMPTポリペプチド断片と、組織幹細胞またはマクロファージまたは先駆細胞/子孫細胞、足場または保持材料、組織送達強化または細胞保持部分の1以上をさらに含む。A method of stimulating muscle regeneration comprising delivering a CCR5 interacting agent or encoding molecule to muscle. CCR5 interacting agents bind to muscle stem cells and stimulate myoblast proliferation and muscle regeneration. One example of a CCR5 interacting agent is NAMPT or a derivative thereof containing a cytokine finger motif. Methods and compositions include cell compositions expressing CCR5 interacting agents, including satellite cells or macrophage cells or populations of progenitor/progenitor cells thereof, and their application in stem cell therapy, or muscle deficits, Includes use in treating disorders or injuries. The examples demonstrate muscle tissue regeneration with minimal fibrosis. A NAMPT polypeptide fragment that includes the C-terminal portion of NAMPT that includes the cytokine finger is also operable. The composition further comprises a NAMPT polypeptide fragment and one or more of tissue stem cells or macrophages or progenitor/progenitor cells, scaffolding or retention materials, tissue delivery-enhancing or cell retention moieties.
Description
本開示は、生産的な組織修復および再生、ならびにそれを必要とする対象の治療の技術分野に関する。 The present disclosure relates to the technical field of productive tissue repair and regeneration, and treatment of subjects in need thereof.
本明細書における、いかなる先行文献、またはいかなる公知の事項に対する参照も、本明細書が関連する技術分野の一般的な技術常識の部分を、その先行文献または公知の事項が形成するものとして、承認もしくは自認、またはいかなる示唆でもなく、またそのようなものとして認識すべきではない。 Any reference in this specification to any prior document or to any known matter is an admission that such prior document or known matter forms part of the general general knowledge of the art to which this specification pertains. or acknowledgment or suggestion of any kind and should not be perceived as such.
参照される文献の書誌詳細は、明細書の最後に列挙する。 Bibliographic details of the references referred to are listed at the end of the specification.
骨格筋は、典型的には、ヒトの体重のおよそ40%を占める。それは成長の間、筋形成によって形成されるが、そこでは、体節として知られる沿軸中胚葉の対ブロックが筋原となり、それが拡大して、統合され、複合体となった筋肉組織を形成する。筋肉組織の成長、再生および修復は、生涯にわたって、中胚葉由来の骨格筋常在幹細胞によって引き起こされる。 Skeletal muscle typically accounts for approximately 40% of human body weight. It is formed during growth by myogenesis, in which paired blocks of paraxial mesoderm known as somites become myogenic, which expand to form integrated, complex muscle tissue. Form. Growth, regeneration and repair of muscle tissue are driven by mesodermal-derived skeletal muscle resident stem cells throughout life.
骨格筋は、典型的には、ヒト成人の体重のおよそ40%を占める。それは成長の間、筋形成によって形成されるが、そこでは、体節として知られる沿軸中胚葉の対ブロックが、筋幹細胞を形成する一時的筋原となり、それが拡大して、筋管の表面への筋芽細胞の融合を通じて統合され、複合体となった筋肉組織を形成する。筋形成の更なる段階において、筋幹細胞(衛星細胞と称される)は遊走して、サルコレンマと個々の筋線維の基底層との間のニッチを占有する。有羊膜類は、筋線維のフルセットを持って生まれ、成体になると、筋肉修復は一般に既存の繊維のサイズの増加によって実施される。生涯にわたって、筋肉組織のホメオスタシス、成長、再生および修復は、中胚葉由来の骨格筋常在幹細胞によって引き起こされる。分子レベルでは、静止した衛星細胞は、転写因子PAX7を必要とし、発現し、さらにPAX3を発現する。骨格筋損傷の後、若干の衛星細胞は活性化され、増殖して筋芽細胞を形成し、それが分化し、融合して新規な筋繊維を形成するか、または、損害を受けた筋線維と融合し、修復する。この筋原性プログラムは、筋原性制御因子、MYF5、MYOD、MYOGおよびMRF4によって制御される。筋肉ニッチと関連する他の多くの要素および細胞も、複雑な細胞のプロセス、ならびにホメオスタシスおよび再生の前後関係における機能性組織の最終的な産生に関係していると考えられる。ゆえに、衛星細胞の活性化および増殖を刺激するシグナルの起源および性質を同定することは、現在まで困難であった。 Skeletal muscle typically accounts for approximately 40% of the body weight of an adult human. It is formed during growth by myogenesis, in which paired blocks of paraxial mesoderm known as somites become transient myoblasts that form muscle stem cells, which expand to form myotubes. It is integrated through the fusion of myoblasts to the surface to form a complex muscle tissue. During further stages of myogenesis, muscle stem cells (called satellite cells) migrate to occupy niches between the sarcoma and the basal layer of individual muscle fibers. Amniotes are born with a full set of muscle fibers, and as adults, muscle repair is generally accomplished by increasing the size of existing fibers. Throughout life, muscle tissue homeostasis, growth, regeneration and repair are driven by skeletal muscle resident stem cells of mesodermal origin. At the molecular level, quiescent satellite cells require and express the transcription factor PAX7 and also express PAX3. After skeletal muscle injury, some satellite cells are activated and proliferate to form myoblasts, which differentiate and fuse to form new muscle fibers or to form damaged muscle fibers. merge and heal. This myogenic program is controlled by the myogenic regulators MYF5, MYOD, MYOG and MRF4. Many other elements and cells associated with the muscle niche are also believed to be involved in the complex cellular processes and eventual production of functional tissue in the context of homeostasis and regeneration. Therefore, it has been difficult to identify the origin and nature of the signals that stimulate satellite cell activation and proliferation.
衛星細胞は、分化した組織の内部で特異的な解剖学的ニッチを占有する、単能性の組織常在幹細胞という点で、原型的である。ここ数十年の研究により、多種多様な損傷に応答して効果的に筋肉修復を調整するこのシステムの特別な能力が明らかとなった。この実証された再生能力にもかかわらず、単離された筋幹細胞の移植は未だ治療的インパクトを与えておらず、筋幹細胞を刺激する再生治療は、未だに皆無である。 Satellite cells are prototypical in that they are unipotent, tissue-resident stem cells that occupy specific anatomical niches within differentiated tissues. Recent decades of research have revealed the unique ability of this system to effectively coordinate muscle repair in response to a wide variety of injuries. Despite this demonstrated regenerative capacity, transplantation of isolated muscle stem cells has not yet had therapeutic impact, and regenerative therapies that stimulate muscle stem cells are still lacking.
本発明は特に、筋芽細胞ベースの治療を行うために用いられる組成物を提供し、それにより、顕著なおよび多様な満たされていない臨床ニーズに対処するというものである。
The present invention specifically provides compositions for use in providing myoblast-based therapies, thereby addressing a significant and diverse unmet clinical need.
用語「および/または」、例えば、「Xおよび/またはY」は、「XおよびY」または「XまたはY」を意味するものと理解されるべきであり、両方の意味のための、またはいずれかの意味のための、明確なサポートを提供するものと理解すべきである。 The term "and/or", e.g., "X and/or Y", shall be understood to mean "X and Y" or "X or Y" for both meanings or for either should be understood to provide explicit support for the meaning of
本明細書において使用される用語「約」とは、断りのない限り、指定された値の±10%、または±5%を指す。 As used herein, the term "about" refers to ±10%, or ±5% of the specified value, unless otherwise specified.
本明細書を通じて、単語「comprise」、または「comprises」もしくは「comprising」などの変形は、記載された要素、整数もしくはステップ、または要素、整数もしくはステップのグループを含むことを意味し、他の要素、整数もしくはステップ、または要素、整数もしくはステップのグループを除外しないものと理解されるであろう。 Throughout this specification, the word "comprise" or variations such as "comprises" or "comprising" are meant to include the recited element, integer or step, or group of elements, integers or steps, other elements , integers or steps, or groups of elements, integers or steps.
本明細書において、単数形の「a」、「an」および「the」は、文脈上別段の指示がない限り、単数および複数の参照を含むものとする。 As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" shall include singular and plural references unless the context dictates otherwise.
本開示は、部分的には、筋肉再生の時間的および細胞的枠組みを単一細胞レベルで記述するためにタイムラプスフォトグラフィーを用いた実験の結果に基づくものである。これらの相互作用および経路が脊椎動物系で全体的に可視化されたのはこれが初めてであり、本明細書に記載された新たに観察された細胞挙動ならびに方法および組成物が、他の組織型でも再現できることが、本明細書で提案および実現されている。 The present disclosure is based, in part, on the results of experiments using time-lapse photography to describe the temporal and cellular framework of muscle regeneration at the single-cell level. This is the first time that these interactions and pathways have been globally visualized in a vertebrate system, and the newly observed cellular behaviors and methods and compositions described herein may also be useful in other tissue types. What is reproducible is proposed and realized herein.
特定のマクロファージサブセットが、インビボ(in vivo)での組織再生を調節する上で、驚くほど直接的かつ重要な役割を果たすことが明らかになり、すなわち、創傷に引き寄せられたマクロファージの一部が、内在する組織幹細胞とともに一過性の幹細胞ニッチを形成し、その活性化を誘導することが明らかになった。このニッチ特異的なマクロファージのサブセットを切除すると、損傷部位に存在する増殖前駆体の数が著しく減少し、その結果、再生欠損が引き起こされる。本明細書における損傷という用語は、病気の過程、感染症や外傷の結果、長寿、貧しい食生活や運動不足など、何らかの過程によって失われた組織を置き換える、あるいは機能的組織を再構築・再生するために組織再生が必要となる、外部または内部に負った、または存在する、あらゆる創傷に広義に関連する。 Certain macrophage subsets have been shown to play a surprisingly direct and important role in regulating tissue regeneration in vivo, i.e., a fraction of wound-attracted macrophages It was found that it forms a transient stem cell niche together with endogenous tissue stem cells and induces its activation. Ablation of this niche-specific subset of macrophages markedly reduces the number of proliferative progenitors present at the site of injury, resulting in regeneration defects. The term injury as used herein refers to replacing tissue lost or rebuilding/regenerating functional tissue due to any process, such as a disease process, the result of infection or trauma, longevity, poor diet or lack of exercise. It broadly refers to any wound, externally or internally inflicted or present, that requires tissue regeneration for the purpose.
効率的な骨格筋再生と損傷修復を促すために、リアルタイムで創傷内の偏性衛星細胞-マクロファージニッチが同定された。これは、創傷に引き寄せられたマクロファージの一部が一過性の幹細胞ニッチを形成し、筋原性であることを示している。図2mを参照すると、大きな縁取りのあるマクロファージ細胞が、小さな衛星細胞と長時間密着して、分裂を繰り返しているのがわかる。このニッチ特異的なマクロファージサブセットを切除すると、損傷部位に存在する筋原性前駆体の数が著しく減少し、その結果、筋肉再生欠損が引き起こされる。 An obligate satellite cell-macrophage niche within the wound was identified in real time to facilitate efficient skeletal muscle regeneration and injury repair. This indicates that some of the wound-attracted macrophages form a transient stem cell niche and are myogenic. Referring to FIG. 2m, it can be seen that macrophage cells with large fringes adhere to small satellite cells for a long period of time and divide repeatedly. Ablation of this niche-specific macrophage subset markedly reduces the number of myogenic precursors present at the site of injury, resulting in muscle regeneration defects.
一実施形態では、幹細胞は、筋幹細胞などの組織幹細胞である。一実施形態では、幹細胞は、骨格筋幹細胞(衛星細胞)である。他の筋幹細胞には、心臓組織幹細胞または非筋肉細胞が含まれる。本明細書で明らかとなったように、一実施形態では、組織幹細胞は、CCR5受容体を発現する。 In one embodiment, the stem cells are tissue stem cells, such as muscle stem cells. In one embodiment, the stem cells are skeletal muscle stem cells (satellite cells). Other muscle stem cells include cardiac tissue stem cells or non-muscle cells. As provided herein, in one embodiment the tissue stem cells express the CCR5 receptor.
したがって、炎症促進および抗炎症イベントを調節する周知の能力とともに、特定のマクロファージ集団は、一過性の幹細胞活性化ニッチもまた提供する(細胞は、筋肉組織において空間的に一緒に拘束され、直接相互作用する)。したがって、本明細書で詳述するマクロファージまたはマクロファージ由来因子は、幹細胞活性の調節、静止組織幹細胞の直接活性化、および組織再生におけるその使用が提案される。 Thus, along with their well-known ability to modulate pro- and anti-inflammatory events, specific macrophage populations also provide a transient stem cell activation niche (cells are spatially constrained together in muscle tissue and directly interact). Macrophages or macrophage-derived factors detailed herein are therefore proposed for their use in modulating stem cell activity, directly activating quiescent tissue stem cells, and in tissue regeneration.
本明細書に記載される1つのマクロファージ由来因子は、ニコチンアミドホスホリボシルトランスフェラーゼである(NAMPT、ビスファチンおよびPBEF(プレB細胞強化因子)としても知られている)。NAMPTは、本明細書において、損傷常在性宿主マクロファージによって上方制御され、産生されることが示されている。筋幹細胞受容体と相互作用するNAMPTの特異的な誘導体が開発されている。それを含む組成物は、筋幹細胞の増殖および筋肉再生を誘導することが明らかとなった(図および実施例参照)。一実施形態では、活性化はケモカイン受容体結合を介して行われる。この受容体を介して特異的に作用する他の薬剤もまた、筋肉再生を刺激する(例えば、CCR5、CCL8およびCCL4について)。重要なことは、NAMPTによる筋肉の治療が、臨床的に関連する体積(volumetric)創傷モデルにおいて、線維化とほとんど関連しないかまたは最小の線維化と関連したということである。したがって、NAMPTおよびその機能的誘導体は、組織機能の完全な回復すなわち生産的な組織修復および再生を促進するために、治癒を刺激し、治癒の質を向上させるための、その使用が提案される。本明細書においてNAMPTというときは、全長分子(例えば、配列番号4)、静止組織幹細胞を活性化するその機能的に活性な部分または断片(機能的になるように配置または作動可能に連結された複数の断片を含む)、および強化された組織送達または強化されたシグナル伝達機能など、当該分野で知られている生産、および臨床または商業使用に適した修飾を含むその誘導体が含まれる。本明細書に記載されるように、この用語は衛星細胞を活性化するNAMPTの全部または一部を含む融合タンパク質またはコンジュゲートも含まれる。NAMPTは、オーソログおよびアイソフォームを含む。 One macrophage-derived factor described herein is nicotinamide phosphoribosyltransferase (also known as NAMPT, visfatin and PBEF (pre-B cell enhancing factor)). NAMPT is shown herein to be upregulated and produced by injury-resident host macrophages. Specific derivatives of NAMPT have been developed that interact with muscle stem cell receptors. A composition containing it was found to induce muscle stem cell proliferation and muscle regeneration (see Figures and Examples). In one embodiment, activation is through chemokine receptor binding. Other drugs that act specifically through this receptor also stimulate muscle regeneration (eg for CCR5, CCL8 and CCL4). Importantly, muscle treatment with NAMPT was associated with little or minimal fibrosis in a clinically relevant volumetric wound model. NAMPT and its functional derivatives are therefore proposed for their use to stimulate healing and improve the quality of healing in order to promote complete restoration of tissue function ie productive tissue repair and regeneration. . Reference herein to NAMPT refers to a full-length molecule (e.g., SEQ ID NO: 4), a functionally active portion or fragment thereof that activates resting tissue stem cells (functionally arranged or operably linked to multiple fragments), and derivatives thereof containing modifications suitable for production and clinical or commercial use known in the art, such as enhanced tissue delivery or enhanced signaling function. As described herein, the term also includes fusion proteins or conjugates comprising all or part of NAMPT that activate satellite cells. NAMPT includes orthologs and isoforms.
NAMPTまたはNAMPTcifの「機能的誘導体」というときは、全長分子および部分、全長NAMPTまたはNAMPTcifの断片(オーソログおよびホモログを含む)、単量体、二量体、三量体、四量体または多量体形態のペプチド、およびバリアントおよび他の修飾形態であって、本明細書にさらに記載するとおり、少なくとも静止組織幹細胞に結合し、そのシグナル伝達、活性化および増殖を誘導する、機能的誘導体が含まれる。本願は、NAMPTのような既知の分子を新しい用途に使用することを提供し、また、本明細書で開示されている組成物、方法または用途に使用するための既知の分子の機能的誘導体を含む新規の分子を提供するものである。 References to "functional derivatives" of NAMPT or NAMPTcif include full-length molecules and portions, fragments (including orthologs and homologues), monomers, dimers, trimers, tetramers or multimers of full-length NAMPT or NAMPTcif. Forms of peptides, and variants and other modified forms, functional derivatives that bind at least resting tissue stem cells and induce their signaling, activation and proliferation, as further described herein. . The present application provides new uses for known molecules, such as NAMPT, and also functional derivatives of known molecules for use in the compositions, methods or uses disclosed herein. The present invention provides novel molecules containing
一態様では、本願は、筋肉再生の刺激に使用するための、ケモカイン受容体相互作用もしくは結合活性、または筋肉組織幹細胞相互作用活性を提供する、組成物を提供する。一実施形態では、本願は、線維化を伴わないまたは線維化を実質的に伴わない筋肉再生の刺激に使用するための、ケモカイン受容体相互作用もしくは結合活性または衛星細胞結合もしくは相互作用活性を提供する組成物を提供する。 In one aspect, the application provides compositions that provide chemokine receptor interaction or binding activity, or muscle tissue stem cell interaction activity for use in stimulating muscle regeneration. In one embodiment, the present application provides chemokine receptor interaction or binding activity or satellite cell binding or interaction activity for use in stimulating muscle regeneration without or substantially without fibrosis. Provided is a composition for
一実施形態では、ケモカイン受容体は、CCR5ケモカイン受容体、またはNAMPTcifに結合する組織幹細胞受容体を含む、NAMPTに結合する組織幹細胞受容体である。一実施形態では、CCR5相互作用活性を提供する細胞または他の薬剤を含む組成物は、組織幹細胞、特に筋幹細胞に結合する。細胞または薬剤は、本明細書において必要に応じて、記載されるように、特定の組織幹細胞への結合の選択性を強化するよう修飾されてもよい。細胞または薬剤は、本明細書で必要に応じて、記載されるように、サイトカイン受容体シグナル伝達を強化するよう修飾されてもよい。 In one embodiment, the chemokine receptor is a tissue stem cell receptor that binds NAMPT, including the CCR5 chemokine receptor, or a tissue stem cell receptor that binds NAMPTcif. In one embodiment, compositions comprising cells or other agents that provide CCR5-interacting activity bind tissue stem cells, particularly muscle stem cells. Cells or agents may optionally be modified to enhance the selectivity of binding to particular tissue stem cells, as described herein, if desired. Cells or agents may optionally be modified to enhance cytokine receptor signaling as described herein.
筋肉に関連して「再生」というときは、本明細書では広義の意味で使用され、筋幹細胞(衛星細胞とも呼ばれる)の活性化の直接的結果として筋肉および筋肉関連組織へのフローオン効果を含む。したがって、再生には、筋肉の創傷修復、筋肉の維持、成長、修復、筋肉細胞が生産的に増殖し、機能的組織を形成する能力の増強が含まれる。この用語は、筋肉組織の生成、および損傷した筋肉の修復を含み、筋幹細胞の活性化および増殖から始まる筋肉の再生(筋形成)プロセス、筋芽細胞の増殖、筋細胞への初期分化および筋線維への最終分化に関連する。一実施形態では、再生は、線維化または弱体化した組織ではなく、正常またはそれに近い正常な生物学的特性を有する本来の構造または再生組織の確立を可能にする最小の線維化と関連する。筋機能特性は、強さ(例えば偏心性筋収縮)、パワーおよび持久力、ならびに物理的長さおよび体積に関する試験を含む、収縮性筋機能の標準試験によって決定されてもよい。また、この用語には、筋肉組織の産業的な培養における増殖も含まれる。 The term "regeneration" in relation to muscle is used herein in a broad sense and refers to the flow-on effects on muscle and muscle-related tissue as a direct result of activation of muscle stem cells (also called satellite cells). include. Regeneration, therefore, includes muscle wound repair, muscle maintenance, growth, repair, and enhancement of the ability of muscle cells to multiply productively and form functional tissue. The term includes the generation of muscle tissue, and the repair of damaged muscle, the process of muscle regeneration (myogenesis) beginning with the activation and proliferation of muscle stem cells, proliferation of myoblasts, early differentiation into muscle cells and muscle growth. Associated with terminal differentiation into fibers. In one embodiment, regeneration is associated with minimal fibrosis that allows establishment of a native structure or regenerated tissue with normal or near-normal biological properties, rather than fibrotic or weakened tissue. Muscle function properties may be determined by standard tests of contractile muscle function, including tests for strength (eg, eccentric muscle contraction), power and endurance, and physical length and volume. The term also includes the growth of muscle tissue in industrial cultures.
非限定的な一実施形態では、筋幹細胞ケモカイン受容体シグナル伝達の促進は、体積的な筋喪失損傷または筋変性/萎縮を含む筋損傷、または筋もしくは神経筋の障害、筋もしくは神経筋の変性状態、筋症、またはその傾向を有する対象の治療に特に有用である。一実施形態では、ケモカイン受容体結合活性は、ケモカイン受容体相互作用/結合因子を発現するマクロファージまたは幹細胞などの細胞、ならびにケモカイン受容体結合活性を有するまたはコードするポリペプチドまたはペプチド、核酸分子、抗体またはその受容体相互作用部分、小分子または他の薬剤などの分子の形態で提供される。 In one non-limiting embodiment, enhancement of muscle stem cell chemokine receptor signaling is associated with muscle damage, including volumetric muscle loss injury or muscle degeneration/atrophy, or muscle or neuromuscular injury, muscle or neuromuscular degeneration. It is particularly useful in treating subjects having conditions, myopathies, or predisposition thereto. In one embodiment, the chemokine receptor binding activity is expressed in cells such as macrophages or stem cells that express chemokine receptor interactors/binding factors, as well as polypeptides or peptides, nucleic acid molecules, antibodies that have or encode chemokine receptor binding activity. or in the form of molecules such as receptor-interacting portions thereof, small molecules or other agents.
一実施形態では、本願は、衛星細胞の増殖のような、幹細胞の増殖を刺激する方法を提供する。一実施形態では、本方法は、ケモカイン受容体アゴニスト活性を有するマクロファージを含む有効量の細胞組成物を細胞または対象に投与することを含む。一実施形態では、1つ以上の筋幹細胞内のケモカイン受容体アゴニスト活性は、筋幹細胞の増殖を刺激または強化し、筋生成を誘導する。 In one embodiment, the present application provides a method of stimulating stem cell proliferation, such as satellite cell proliferation. In one embodiment, the method comprises administering to the cell or subject an effective amount of a cell composition comprising macrophages having chemokine receptor agonist activity. In one embodiment, chemokine receptor agonist activity in one or more muscle stem cells stimulates or enhances muscle stem cell proliferation and induces myogenesis.
一実施形態では、ケモカイン受容体は、CCR5受容体である。 In one embodiment, the chemokine receptor is the CCR5 receptor.
一実施形態では、CCR5受容体は、組織幹細胞または組織幹細胞の子孫CCR5受容体である。一実施形態では、CCR5受容体は、衛星細胞または衛星細胞の子孫CCR5受容体である。 In one embodiment, the CCR5 receptor is a tissue stem cell or a tissue stem cell progeny CCR5 receptor. In one embodiment, the CCR5 receptor is a satellite cell or satellite cell progeny CCR5 receptor.
一実施形態では、インビトロ(in vitro)、インビボおよびエクスビボ(ex vivo)での適用が企図されている。 In one embodiment, in vitro, in vivo and ex vivo applications are contemplated.
一つの特定の実施形態では、本願は、筋肉組織再生を刺激する方法を提供し、この方法は、CCR5相互作用剤を含むかまたはコードする有効量の組成物を筋肉に投与することを含み、CCR5相互作用剤は、筋幹細胞(衛星細胞)に結合し、筋芽細胞増殖および筋肉再生を刺激する。 In one particular embodiment, the present application provides a method of stimulating muscle tissue regeneration, the method comprising administering to muscle an effective amount of a composition comprising or encoding a CCR5 interacting agent, CCR5 interacting agents bind to muscle stem cells (satellite cells) and stimulate myoblast proliferation and muscle regeneration.
一実施形態では、CCR5相互作用剤は、CCR5アゴニストである。すなわち、それは、受容体シグナル伝達または衛星細胞の活性化および増殖などの下流イベントを刺激する。一実施形態では、CCR5相互作用剤は、組織幹細胞を特異的に活性化する。一実施形態では、CCR5相互作用剤は、衛星細胞を特異的に活性化する。 In one embodiment, the CCR5 interacting agent is a CCR5 agonist. That is, it stimulates downstream events such as receptor signaling or satellite cell activation and proliferation. In one embodiment, the CCR5 interacting agent specifically activates tissue stem cells. In one embodiment, the CCR5-interacting agent specifically activates satellite cells.
本明細書に記載されるように、一実施形態では、本方法によって刺激される組織再生は、最小の線維化と関連する。したがって、別の態様において、本願は、再生治療の対象となる患者または生体組織における線維化の発生を低減する薬剤および方法を提供する。 As described herein, in one embodiment tissue regeneration stimulated by the method is associated with minimal fibrosis. Accordingly, in another aspect, the present application provides agents and methods for reducing the incidence of fibrosis in a patient or living tissue subject to regenerative therapy.
一実施形態では、本願は、インビトロ、インビボまたはエクスビボで筋肉組織を再生するのに適する方法を提供する。したがって、本明細書に記載されるCCR5相互作用剤は、幹細胞ベースの治療および組織工学における使用のために提案される。別の実施形態では、本明細書に記載されるCCR5相互作用剤は、インビトロでの人工肉生産における使用のためのものである。 In one embodiment, the present application provides methods suitable for regenerating muscle tissue in vitro, in vivo or ex vivo. Accordingly, the CCR5-interacting agents described herein are proposed for use in stem cell-based therapy and tissue engineering. In another embodiment, the CCR5 interacting agents described herein are for use in in vitro artificial meat production.
一実施形態では、CCR5相互作用剤は、筋幹細胞との相互作用について、ニコチンアミドホスホリボシルトランスフェラーゼ(NAMPT)と競合する。NAMPTは、細胞内に局在する場合、細胞代謝およびNAD再生において十分に特徴付けられた酵素的役割を遂行する多機能タンパク質である。また、分泌型NAMPT(secNAMPT)は、サイトカインとして機能するが、多くの組織での再生、生理、病態の機能に関しては相反する報告がなされている。 In one embodiment, the CCR5 interacting agent competes with nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT) for interaction with muscle stem cells. NAMPT is a multifunctional protein that, when localized intracellularly, performs well-characterized enzymatic roles in cellular metabolism and NAD regeneration. Also, secretory NAMPT (secNAMPT) functions as a cytokine, but conflicting reports have been made regarding its function in regeneration, physiology, and pathology in many tissues.
一実施形態では、幹細胞活性化を促進することができるCCR5相互作用剤は、secNAMPTまたはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその一部またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体である。本明細書においてNAMPTというときは、本明細書に記載のCCR5相互作用分子でもあるsecNAMPTおよびその一部または断片を含む誘導体が含まれる。 In one embodiment, the CCR5 interacting agent capable of promoting stem cell activation is secNAMPT or a portion thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or a derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif. Reference herein to NAMPT includes secNAMPT, which is also a CCR5 interacting molecule as described herein, and derivatives containing portions or fragments thereof.
したがって、一実施形態では、本願は、組織再生を刺激する方法を提供し、その方法は、secNAMPTまたはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその一部またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体、および適宜、組織特異的送達部分を含むかまたはコードする有効量の組成物を組織に投与することを含み、secNAMPT、一部または誘導体が、組織中の成人幹細胞に結合し、幹細胞の活性化、増殖および組織再生を刺激する。 Accordingly, in one embodiment, the present application provides a method of stimulating tissue regeneration, comprising secNAMPT or a portion thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or a derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif, and Optionally comprising administering to the tissue an effective amount of a composition comprising or encoding a tissue-specific delivery moiety, wherein the secNAMPT, part or derivative binds to adult stem cells in the tissue and activates, proliferates, or activates the stem cells. and stimulates tissue regeneration.
さらなる実施形態では、本願は、筋肉組織再生を刺激する方法を提供し、その方法は、secNAMPTまたはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその一部またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体を含むかまたはコードする有効量の組成物を、筋肉に投与することを含み、secNAMPT、一部または誘導体が、衛星細胞に結合し、衛星細胞の活性化、筋芽細胞増殖および筋肉再生を刺激する。 In a further embodiment, the present application provides a method of stimulating muscle tissue regeneration, which method comprises secNAMPT or a portion thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or a derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or administering to muscle an effective amount of the encoding composition, wherein the secNAMPT, portion or derivative binds to satellite cells and stimulates satellite cell activation, myoblast proliferation and muscle regeneration.
一実施形態では、本願は、筋肉組織再生を刺激する方法を提供し、その方法は、secNAMPTまたはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその一部またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体を含むかまたはコードする有効量の組成物を、筋肉に投与することを含み、secNAMPT、一部または誘導体が、衛星細胞に結合し、衛星細胞の活性化、ならびに筋芽細胞増殖および筋肉再生を刺激する。 In one embodiment, the present application provides a method of stimulating muscle tissue regeneration, which method comprises secNAMPT or a portion thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or a derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or administering to muscle an effective amount of the encoding composition, wherein the secNAMPT, portion or derivative binds to satellite cells and stimulates satellite cell activation and myoblast proliferation and muscle regeneration.
なおさらなる実施形態では、本願は、筋肉組織再生を刺激する方法を提供し、その方法は、secNAMPTまたはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその一部またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体および組織特異的送達部分を含むかまたはコードする有効量の組成物を、筋肉に投与することを含み、secNAMPT、一部または誘導体が、衛星細胞に結合し、衛星細胞の活性化、筋芽細胞増殖および筋肉再生を刺激し、実質的な線維化(瘢痕形成)がない。 In still further embodiments, the present application provides a method of stimulating muscle tissue regeneration, comprising secNAMPT or a portion thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or a derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif and tissue comprising administering to muscle an effective amount of a composition comprising or encoding a specific delivery moiety, wherein the secNAMPT, portion or derivative binds to satellite cells and results in activation of satellite cells, myoblast proliferation and Stimulates muscle regeneration without substantial fibrosis (scarring).
NAMPTおよびCCR5というときは、哺乳類、非哺乳類の脊椎動物、魚類および鳥類を含む何れかの動物由来の相同体(ホモログ)およびそのオーソログが含まれる。 References to NAMPT and CCR5 include homologs and orthologues thereof from any animal, including mammals, non-mammalian vertebrates, fish and birds.
一実施形態では、サイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むNAMPTもしくはその一部またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体は、配列番号1~4のいずれかに記載のアミノ酸配列、またはそれに対して少なくとも70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%または100%同一のアミノ酸配列を含む。 In one embodiment, the NAMPT or portion thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif is an amino acid sequence set forth in any of SEQ ID NOs: 1-4, or at least 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% , contain 99% or 100% identical amino acid sequences.
一実施形態では、サイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むNAMPT部分もしくはその断片またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体は、配列番号1もしくは2のいずれかに記載のアミノ酸配列、またはそれに対して少なくとも70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、もしくは100%同一のアミノ酸配列を含む。 In one embodiment, the NAMPT portion or fragment thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif is an amino acid sequence set forth in either SEQ ID NO: 1 or 2, or at least 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% , 99% or 100% identical amino acid sequences.
一実施形態では、全長NAMPTまたはその機能的部分をコードする核酸分子は、配列番号8または9のいずれかに記載のポリヌクレオチド配列、またはそれに対して少なくとも70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、もしくは100%の配列同一性を有するポリヌクレオチド配列を含む。 In one embodiment, a nucleic acid molecule encoding a full-length NAMPT or functional portion thereof is a polynucleotide sequence set forth in either SEQ ID NO: 8 or 9, or at least 70%, 75%, 80%, 85% , 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% sequence identity comprising a polynucleotide sequence having
一実施形態では、サイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むNAMPT部分もしくはその断片またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体をコードする核酸分子は、配列番号6もしくは7のいずれかに記載のポリヌクレオチド配列、またはそれに対して少なくとも70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、もしくは100%の配列同一性を有するポリヌクレオチド配列を含む。 In one embodiment, the nucleic acid molecule encoding a NAMPT portion or fragment thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif is a polynucleotide sequence according to either SEQ ID NO: 6 or 7 , or at least 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96% thereof , includes polynucleotide sequences having 97%, 98%, 99% or 100% sequence identity.
一実施形態では、サイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むNAMPTもしくはその一部またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体は、少数の置換または欠失した残基を有するが、幹細胞または衛星細胞のようなそれらのより分化した子孫と相互作用するcifモチーフ媒介能力を保持している。一実施形態では、サイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むNAMPTもしくはその一部またはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその誘導体は、上記配列に対して1、2、3、4、5、6、7または8の保存的または非保存的アミノ酸置換、欠失または付加を有するアミノ酸配列を含むが、CCR5または組織幹細胞相互作用活性を保持している。特に、1個から5個の連続したアミノ酸の部分がNAMPTcif(配列番号1、2、5)から欠失されても、Mapk/Erkシグナル伝達カスケードを介してCCR5シグナル伝達を誘導できる機能的誘導体を提供し得る。 In one embodiment, a NAMPT or portion thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif has a few substituted or deleted residues, but is similar to stem cells or satellite cells. retain the cif motif-mediated ability to interact with their more differentiated progeny. In one embodiment, the NAMPT or portion thereof comprising a cytokine finger (cif) motif or derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or Contains amino acid sequences with 8 conservative or non-conservative amino acid substitutions, deletions or additions, but retain CCR5 or tissue stem cell interacting activity. In particular, a functional derivative capable of inducing CCR5 signaling via the Mapk/Erk signaling cascade even when a portion of 1 to 5 contiguous amino acids is deleted from NAMPTcif (SEQ ID NOs: 1, 2, 5). can provide.
いくつかの実施形態では、NAMPT部分または断片は、CCR5と結合する全長secNAMPTのC末端部分を含み、酵素活性を有する部分を含まない。 In some embodiments, the NAMPT portion or fragment comprises the C-terminal portion of full-length secNAMPT that binds to CCR5 and does not include portions that have enzymatic activity.
いくつかの実施形態では、NAMPT部分または断片は、CCR5と結合するケモカイン様αヘリックスおよびβシートを有する全長secNAMPTのC末端部分を含む。 In some embodiments, the NAMPT portion or fragment comprises a C-terminal portion of full-length secNAMPT with a chemokine-like α-helix and β-sheet that binds CCR5.
一実施形態では、cifモチーフを含まないNAMPTペプチドは、静止筋肉細胞の活性化を開始するために細胞内に投与され得る。 In one embodiment, a NAMPT peptide that does not contain a cif motif can be administered intracellularly to initiate activation of resting muscle cells.
一実施形態では、NAMPTペプチドは、ニコチンアミドリボヌクレオチド結合部位(アミノ酸219、384、392、311~313、353~354)または二リン酸結合部位196、247、および311)を含む。 In one embodiment, the NAMPT peptide includes a nicotinamide ribonucleotide binding site (amino acids 219, 384, 392, 311-313, 353-354) or diphosphate binding sites 196, 247, and 311).
一実施形態では、CCR5アゴニストおよびNAMPTまたはその一部もしくは断片は、1つ以上のECMおよび/または他の組織特異的結合部分などの組織送達または保持を強化する部分を含む。特定の作用様式に拘束されないが、NAMPTおよびNAMPT誘導体は、その受容体を有する標的組織幹細胞に結合し、その受容体を有する他の細胞には結合しないことにより特に選択的であり、それによって方法の選択性を向上させることができる。 In one embodiment, the CCR5 agonist and NAMPT or part or fragment thereof comprise one or more moieties that enhance tissue delivery or retention, such as ECM and/or other tissue-specific binding moieties. While not being bound by a particular mode of action, NAMPT and NAMPT derivatives are particularly selective by binding to target tissue stem cells with their receptors and not other cells with their receptors, thereby can improve the selectivity of
一実施形態では、CCR5アゴニストおよびNAMPTまたはその一部もしくは断片は、シンデカン結合部分などの1つ以上のシグナル伝達強化部分を含む。 In one embodiment, the CCR5 agonist and NAMPT or part or fragment thereof comprise one or more signaling enhancing moieties such as syndecan binding moieties.
一実施形態では、当技術分野で既知の細胞外マトリックス(ECM)結合部分が含まれる。例示的なECM結合ペプチドは、米国特許出願公開第2014/0011978号および米国特許出願公開第20140010832号に記載されている。標準的な方法は、リンカーを有するかまたは有しないECM結合部分などの部分に薬剤またはペプチドをコンジュゲートするために使用される。 In one embodiment, extracellular matrix (ECM) binding moieties known in the art are included. Exemplary ECM binding peptides are described in US Patent Application Publication No. 2014/0011978 and US Patent Application Publication No. 20140010832. Standard methods are used to conjugate agents or peptides to moieties such as ECM binding moieties, with or without linkers.
別の実施形態では、シンデカンを介したCCR5シグナル伝達の緊張性または強化性を提供するために、シンデカン結合部分が含まれる。 In another embodiment, syndecan-binding moieties are included to provide tonicity or enhancement of CCR5 signaling through syndecans.
一実施形態では、NAMPT部分または断片は、単量体、二量体、または多量体の形態で投与される。一実施形態では、二量体は、単量体形態と比較して、増加した受容体または組織幹細胞との結合性を示す。 In one embodiment, the NAMPT portion or fragment is administered in monomeric, dimeric, or multimeric form. In one embodiment, the dimer exhibits increased receptor or tissue stem cell binding compared to the monomeric form.
一実施形態では、組成物は、CCR5相互作用剤、具体的にはNAMPTまたは本明細書に記載または例示されるような機能的誘導体を発現する細胞を含む細胞組成物である。 In one embodiment, the composition is a cell composition comprising cells expressing a CCR5 interacting agent, specifically NAMPT or a functional derivative as described or exemplified herein.
一実施形態では、本願は、筋肉組織再生を刺激する方法を提供し、この方法は、筋肉に、CCR5相互作用剤と、適宜、筋肉への送達または筋肉での保持を強化する成分とを含むかまたはコードする細胞を含む有効量の組成物を投与することを含み、ここでCCR5相互作用剤は、衛星細胞に結合し、筋芽細胞増殖および筋肉再生を刺激する。 In one embodiment, the present application provides a method of stimulating muscle tissue regeneration comprising in muscle a CCR5 interacting agent and, optionally, a component that enhances muscle delivery or muscle retention. or administering an effective amount of a composition comprising cells encoding, wherein the CCR5 interacting agent binds to satellite cells and stimulates myoblast proliferation and muscle regeneration.
一実施形態では、細胞は、内因性NAMPTおよび/または導入されたNAMPTもしくはその機能的誘導体を発現する。 In one embodiment, the cell expresses endogenous NAMPT and/or introduced NAMPT or a functional derivative thereof.
一実施形態では、細胞は、マクロファージである。一実施形態では、マクロファージは、組織から単離される。一実施形態では、マクロファージは、骨髄先駆細胞またはiPSCなどの幹細胞から誘導される。一実施形態では、マクロファージまたはマクロファージ先駆細胞(単球)は、これらに限定されないが、血液、リンパ、骨髄などの供給組織から単離され、その後、所望の組織ニッチ指向性表現型を誘導するために、インビトロ細胞または組織培養に供される。一実施形態では、細胞組成物は、凍結保存され、および/または送達剤を含む。 In one embodiment, the cells are macrophages. In one embodiment, macrophages are isolated from tissue. In one embodiment, macrophages are derived from stem cells such as bone marrow progenitor cells or iPSCs. In one embodiment, macrophages or macrophage progenitor cells (monocytes) are isolated from a supplying tissue such as, but not limited to, blood, lymph, bone marrow, and are then isolated to induce a desired tissue niche-tropic phenotype. Finally, it is subjected to in vitro cell or tissue culture. In one embodiment, the cell composition is cryopreserved and/or comprises a delivery agent.
当技術分野で知られているように、マクロファージは、様々な手段によって幹細胞からインビトロで生成され得る。IFNgまたはLPSの存在下で、BMSCなどの幹細胞から生成されたマクロファージは、一般に「M1マクロファージ」と呼ばれる「炎症性」マクロファージであると考えられている。IL-4やIL-10の存在下で生成されたものは、「プロレゾリューション」と呼ばれる活性を持ち、「M2」マクロファージと呼ばれるものである。 As is known in the art, macrophages can be generated in vitro from stem cells by various means. Macrophages generated from stem cells such as BMSCs in the presence of IFNg or LPS are thought to be 'inflammatory' macrophages, commonly referred to as 'M1 macrophages'. Those produced in the presence of IL-4 and IL-10 have an activity called "pro-resolution" and are called "M2" macrophages.
一実施形態では、対象のマクロファージは、M2マクロファージマーカーを発現する。 In one embodiment, the subject's macrophages express the M2 macrophage marker.
一実施形態では、マクロファージ細胞は、mmp9、arg2、mmp13a、L-プラスチンおよびcd163のうちの1つまたは2つまたは3つまたは4つまたは5つを発現する。 In one embodiment, the macrophage cells express one or two or three or four or five of mmp9, arg2, mmp13a, L-plastin and cd163.
他の一実施形態では、マクロファージサブセットは、prox1aおよびpou2f3を発現する。 In another embodiment, the macrophage subset expresses prox1a and pou2f3.
一実施形態では、マクロファージは、クラスター1、クラスター2、クラスター3、クラスター4、クラスター5、クラスター6、クラスター7、またはクラスター8細胞型など、本明細書に記載および定義されるクラスターマクロファージである。一実施形態では、クラスターマクロファージは、培養拡大前に、本明細書に記載され定義される分化特徴を有する。一実施形態では、細胞は、例えば、約1×107または約1×107~2×108の間の細胞など、主治医によって決定される量で投与される。投与される細胞は、本明細書で定義される1つ以上のクラスター型が主体である。実施例および補足の表は、優勢なマクロファージ/細胞クラスター型での選抜、検出、定量化、機能的特徴付け、および区別に使用され得る差次的発現遺伝子/マーカーを示すものである。マーカーは、当技術分野で知られているように、表面マーカーまたは内部マーカー、あるいはその両方であってもよい。したがって、マーカーは、最も上方制御またはダウンレギュレートされた遺伝子を優先的に選択/検出することを容易にするために、差次的発現のレベル/程度に基づいて選択され得る。あるいは、マーカーおよびしたがって細胞は、マーカーの検出が細胞の望ましい/望ましくない機能的特徴を示す、クラスター細胞タイプの機能的活性または表現型に基づいて、選択され得る。細胞の濃縮、投与のための細胞の選択、細胞の追跡、細胞の標的化など、選択上の理由に応じて、1つ、数個、または複数のマーカーを採用し得る。
In one embodiment, the macrophage is a cluster macrophage as described and defined herein, such as
一実施形態では、組成物は、幹細胞および/またはマクロファージ細胞をさらに含む。 In one embodiment, the composition further comprises stem cells and/or macrophage cells.
一実施形態では、幹細胞は、衛星細胞である。別の実施形態では、幹細胞は、単能性幹細胞または多分化能幹細胞である。 In one embodiment, the stem cells are satellite cells. In another embodiment, the stem cell is a unipotent or multipotent stem cell.
本方法の一実施形態では、組成物中のCCR5相互作用剤は、サイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むNAMPTもしくはその一部またはその機能的誘導体、またはその薬学的に許容される塩、水和物、ホモログ、オーソログ、互変異性体、ステリオアイソマー、プロドラッグである。 In one embodiment of this method, the CCR5 interacting agent in the composition is NAMPT or a portion thereof or a functional derivative thereof comprising a cytokine finger (cif) motif, or a pharmaceutically acceptable salt, hydrate thereof , homologues, orthologs, tautomers, sterioisomers, prodrugs.
プロドラッグは、何らかの化学的または生理学的プロセス(例えば、酵素的プロセスおよび代謝的加水分解)を介してCCR5アゴニストに変換され得る薬剤を意味する。したがって、用語「プロドラッグ」はまた、薬学的に許容される生物学的に活性な化合物の先駆体を指す。プロドラッグは、対象に投与されたときには不活性であっても、インビボで活性化合物に変換される。プロドラッグ化合物は、しばしば、溶解性、組織適合性、または生物内での遅延放出、などの利点を提供する。「プロドラッグ」という用語は、共有結合した担体を含むものを意味することもあり、かかるプロドラッグは、対象に投与されたとき、インビボで活性化合物を放出する。活性化合物のプロドラッグは、活性化合物中に存在する官能基を、日常的な操作またはインビボのいずれかで、親活性化合物に切断されるような方法で修飾することにより、調製することができる。プロドラッグには、ヒドロキシ基、アミノ基またはメルカプト基が、活性化合物のプロドラッグを対象に投与したときに切断され、それぞれ遊離ヒドロキシ基、遊離アミノ基または遊離メルカプト基を形成する、任意の基に結合している、化合物が含まれる。 Prodrug means an agent that can be converted into a CCR5 agonist via some chemical or physiological process (eg, enzymatic processes and metabolic hydrolysis). Accordingly, the term "prodrug" also refers to pharmaceutically acceptable precursors of biologically active compounds. A prodrug is inactive when administered to a subject, but is converted in vivo to an active compound. Prodrug compounds often offer advantages such as solubility, tissue compatibility, or delayed release in vivo. The term "prodrug" may also refer to those containing a covalently bound carrier, such prodrugs releasing the active compound in vivo when administered to a subject. Prodrugs of active compounds can be prepared by modifying functional groups present in the active compound in such a way that they are cleaved, either by routine manipulation or in vivo, into the parent active compound. Prodrugs include any group whose hydroxy, amino or mercapto group is cleaved to form a free hydroxy, amino or mercapto group, respectively, when the prodrug of the active compound is administered to a subject. Included are compounds that bind.
一実施形態では、CCR5相互作用剤またはNAMPTまたはサイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むその一部またはその誘導体は、リンカー、安定性強化、シグナル伝達強化、送達強化またはラベル部分などの1つ以上の部分を含む。 In one embodiment, the CCR5-interacting agent or a portion thereof comprising a NAMPT or cytokine finger (cif) motif or a derivative thereof comprises one or more moieties such as linkers, stability-enhancing, signaling-enhancing, delivery-enhancing or labeling moieties. including.
一実施形態では、CCR5相互作用剤は、単量体、二量体、または多量体の形態である。 In one embodiment, the CCR5 interacting agent is in monomeric, dimeric or multimeric form.
一実施形態では、CCR5相互作用剤または筋幹細胞相互作用剤は、単量体、二量体または多量体形態のNAMPTcifであり、また組織指向性またはECM結合性のドメインおよび/またはシグナル伝達強化(例えばシンデカン結合)ドメインを含む。 In one embodiment, the CCR5-interacting agent or muscle stem cell-interacting agent is NAMPTcif in monomeric, dimeric or multimeric form and also includes tissue-tropic or ECM-binding domains and/or signaling enhancement ( syndecan binding) domains.
一実施形態では、CCR5相互作用剤をコードする組成物は、CCR5相互作用剤を発現させる核酸分子を含む。核酸分子は、RNAまたはDNAまたはRNA:DNAまたはそれらの化学的修飾形態であってよい。例えば、核酸は、ウイルス性または非ウイルス性ベクターの形態であってもよい。 In one embodiment, a composition encoding a CCR5 interacting agent comprises a nucleic acid molecule that expresses the CCR5 interacting agent. Nucleic acid molecules can be RNA or DNA or RNA:DNA or chemically modified forms thereof. For example, nucleic acids may be in the form of viral or non-viral vectors.
別の実施形態では、CCR5相互作用剤は、小分子である。本願は、組織幹細胞活性化を誘導することができる小分子CCR5アゴニストをスクリーニングするためのスクリーニングアッセイを提供する。「小分子」とは、本明細書において、約1000ダルトン以下、好ましくは約500ダルトン以下の分子量を有すると定義される。 In another embodiment, the CCR5 interacting agent is a small molecule. The present application provides screening assays for screening small molecule CCR5 agonists capable of inducing tissue stem cell activation. A "small molecule" is defined herein as having a molecular weight of less than or equal to about 1000 Daltons, preferably less than or equal to about 500 Daltons.
別の実施形態では、CCR5相互作用剤は、抗体であるか、またはそのCCR5結合部分を含む。 In another embodiment, the CCR5 interacting agent is an antibody or comprises a CCR5 binding portion thereof.
別の実施形態では、CCR5相互作用剤は、マクロファージなどの骨髄系細胞に薬剤を標的化する、または衛星細胞などの幹細胞に薬剤を標的化する、抗体または抗体断片を含む。 In another embodiment, the CCR5-interacting agent comprises an antibody or antibody fragment that targets the agent to myeloid cells, such as macrophages, or targets the agent to stem cells, such as satellite cells.
本願は、本明細書で定義されるCCR5相互作用剤を含むか、またはそれをコードする組成物を提供する。医薬組成物および生理学的に活性な組成物が提供される。細胞組成物が明示的に提供される。 The present application provides compositions comprising or encoding CCR5 interacting agents as defined herein. Pharmaceutical compositions and physiologically active compositions are provided. A cell composition is expressly provided.
一実施形態では、細胞は、マクロファージである。一実施形態では、マクロファージは、組織から単離されている。一実施形態では、マクロファージは、骨髄先駆細胞またはiPSCなどの幹細胞から誘導されている。一実施形態では、マクロファージまたはマクロファージ先駆細胞(単球)は、これに限定されないが、血液、リンパ、骨髄などの供給組織から単離され、その後、所望の組織ニッチ指向性表現型を誘導するために、インビトロ細胞または組織培養に供される。一実施形態では、細胞組成物は、凍結保存され、および/または送達剤を含む。 In one embodiment, the cells are macrophages. In one embodiment, macrophages are isolated from tissue. In one embodiment, macrophages are derived from stem cells such as bone marrow progenitor cells or iPSCs. In one embodiment, macrophages or macrophage progenitor cells (monocytes) are isolated from a supplying tissue such as, but not limited to, blood, lymph, bone marrow, and are then isolated to induce a desired tissue niche-tropic phenotype. Finally, it is subjected to in vitro cell or tissue culture. In one embodiment, the cell composition is cryopreserved and/or comprises a delivery agent.
当技術分野で知られているように、マクロファージは、様々な手段によって幹細胞からインビトロで生成され得る。IFNgまたはLPSの存在下で、BMSCなどの幹細胞から生成されたマクロファージは、一般に「M1マクロファージ」と呼ばれる「炎症性」マクロファージであると考えられている。IL-4やIL-10の存在下で生成されたものは、「プロレゾリューション」と呼ばれる活性を持ち、「M2」マクロファージと呼ばれるものである。 As is known in the art, macrophages can be generated in vitro from stem cells by various means. Macrophages generated from stem cells such as BMSCs in the presence of IFNg or LPS are thought to be 'inflammatory' macrophages, commonly referred to as 'M1 macrophages'. Those produced in the presence of IL-4 and IL-10 have an activity called "pro-resolution" and are called "M2" macrophages.
一実施形態では、対象のマクロファージは、M2マクロファージマーカーを発現する。 In one embodiment, the subject's macrophages express the M2 macrophage marker.
一実施形態では、マクロファージ細胞は、mmp9、arg2、mmp13a、L-プラスチンおよびcd163のうちの1つまたは2つまたは3つまたは4つまたは5つを発現する。 In one embodiment, the macrophage cells express one or two or three or four or five of mmp9, arg2, mmp13a, L-plastin and cd163.
他の一実施形態では、マクロファージサブセットは、prox1aおよびpou2f3を発現する。 In another embodiment, the macrophage subset expresses prox1a and pou2f3.
一実施形態では、マクロファージは、クラスター1、クラスター2、クラスター3、クラスター4、クラスター5、クラスター6、クラスター7、またはクラスター8細胞型など、本明細書に記載および定義されるクラスターマクロファージである。一実施形態では、クラスターマクロファージは、培養拡大前に、本明細書に記載され定義される分化特徴を有する。一実施形態では、細胞は、例えば、約1×107または約1×107~2×108の間の細胞など、主治医によって決定される量で投与される。投与される細胞は、本明細書で定義される1つ以上のクラスター型が主体である。実施例および補足の表は、優勢なマクロファージ/細胞クラスター型での選抜、検出、定量化、機能的特徴付け、および区別に使用され得る差次的発現遺伝子/マーカーを示すものである。マーカーは、当技術分野で知られているように、表面マーカーまたは内部マーカー、あるいはその両方であってもよい。したがって、マーカーは、最も上方制御またはダウンレギュレートされた遺伝子を優先的に選択/検出することを容易にするために、差次的発現のレベル/程度に基づいて選択され得る。あるいは、マーカーおよびしたがって細胞は、マーカーの検出が細胞の望ましい/望ましくない機能的特徴を示す、クラスター細胞タイプの機能的活性または表現型に基づいて、選択され得る。細胞の濃縮、投与のための細胞の選択、細胞の追跡、細胞の標的化など、選択上の理由に応じて、1つ、数個、または複数のマーカーを採用し得る。
In one embodiment, the macrophage is a cluster macrophage as described and defined herein, such as
一実施形態では、組成物は、ヒドロゲル、接着剤、発泡体または保形材、足場等の支持材料を含むか、またはそれとともに投与される。より繊細な組織の再生を可能にするためには、繊細な構造が一般に好適である。例として、ある種のフィブリン、コラーゲン、ヒドロゲル、アルギン酸製剤のような、非常に迅速に吸収される材料を使用することができる。あるいは、ポリ-4-ヒドロキシブタレートのような、徐々に吸収される合成物を使用することもできる。絹繊維、あるいは筋肉細胞外マトリックスのような哺乳類由来の実質的に滑らかな生成物も企図される。ポリプロピレンおよびポリエチレンなどの非吸収性の合成物は、支持体および信頼性を提供する。一実施形態では、組成物はフィブリンヒドロゲルを含む。別の実施形態では、RAFT-アクリルアミドベースの支持体表面が、組織の再生および標的部位へのCCR5相互作用剤のバイオアベイラビリティの強化のために提供される。 In one embodiment, the composition comprises or is administered with a support material such as a hydrogel, adhesive, foam or retainer, scaffold, and the like. Delicate structures are generally preferred to allow regeneration of more delicate tissues. By way of example, very rapidly resorbing materials can be used, such as certain types of fibrin, collagen, hydrogels, alginate formulations. Alternatively, slowly absorbed synthetics such as poly-4-hydroxybutarate can be used. Substantially smooth products of mammalian origin, such as silk fibers, or muscle extracellular matrix are also contemplated. Nonabsorbent composites such as polypropylene and polyethylene provide support and reliability. In one embodiment, the composition comprises fibrin hydrogel. In another embodiment, RAFT-acrylamide-based support surfaces are provided for tissue regeneration and enhanced bioavailability of CCR5 interacting agents to target sites.
一実施形態では、本願は、サイトカインフィンガー(cif)モチーフを含むNAMPTのC末端部分を含むNAMPTポリペプチド断片、またはその修飾形態もしくは機能的誘導体を提供する。 In one embodiment, the application provides a NAMPT polypeptide fragment comprising the C-terminal portion of NAMPT comprising a cytokine finger (cif) motif, or a modified form or functional derivative thereof.
一実施形態では、NAMPTポリペプチド断片は、配列番号1もしくは2もしくは5(単量体NAMPTcif)に記載のペプチド配列、または配列番号1もしくは2もしくは5に対して少なくとも80%の同一性を有する配列を含む。 In one embodiment, the NAMPT polypeptide fragment is a peptide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2 or 5 (monomeric NAMPTcif) or a sequence having at least 80% identity to SEQ ID NO: 1 or 2 or 5 including.
一実施形態では、配列番号1もしくは2もしくは5(単量体NAMPTcif)に記載のペプチド配列または配列番号1もしくは2もしくは5に対して少なくとも80%の同一性を有する配列からなるNAMPTポリペプチド断片をコードする核酸分子が提供される。例示的な核酸配列は、配列番号6~9および表4に記載されている。一実施形態では、核酸分子は、配列番号6または7(それぞれマウスおよびヒトのNAMPTcif)に対して少なくとも80%の同一性を有する。 In one embodiment, a NAMPT polypeptide fragment consisting of a peptide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2 or 5 (monomeric NAMPTcif) or a sequence having at least 80% identity to SEQ ID NO: 1 or 2 or 5 Encoding nucleic acid molecules are provided. Exemplary nucleic acid sequences are set forth in SEQ ID NOs:6-9 and Table 4. In one embodiment, the nucleic acid molecule has at least 80% identity to SEQ ID NO: 6 or 7 (murine and human NAMPTcif, respectively).
本明細書において、少なくとも80%の配列同一性というときは、少なくとも81%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を持つ分子が明示的に含まれる。 As used herein, at least 80% sequence identity refers to at least 81%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, Molecules with 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or 100% sequence identity are expressly included.
一実施形態では、NAMPTの断片または一部は、配列番号3に示される全長NAMPTの10%、15%、20%、25%、30%、35%、40% 50%、60%、70%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%より少ない数のNAMPTアミノ酸を含む。 In one embodiment, the NAMPT fragment or portion is 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40% 50%, 60%, 70% of the full-length NAMPT shown in SEQ ID NO:3 , 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or Contains less than 100% of NAMPT amino acids.
一実施形態では、NAMPTポリペプチド断片は、リンカー、安定性もしくはシグナル伝達強化部分、送達もしくは保持強化部分、または標識部分をさらに含む。 In one embodiment, the NAMPT polypeptide fragment further comprises a linker, stability or signaling enhancing moiety, delivery or retention enhancing moiety, or labeling moiety.
一実施形態ではNAMPT断片は、単量体、二量体、または多量体の形態である。タンパク質の再フォールディングのプロトコルは、当該技術分野において既知である。 In one embodiment, the NAMPT fragment is in monomeric, dimeric or multimeric form. Protein refolding protocols are known in the art.
一実施形態では、本明細書に記載のNAMPTポリペプチド部分または断片、および以下のいずれか1つまたは2つまたは3つまたは4つを含む組成物が提供される:(i)衛星細胞またはその先駆細胞またはその子孫細胞、(ii)マクロファージまたはその先駆細胞またはその子孫細胞、(iii)足場(半固体または固体支持体)または保持材料、(iv)組織送達強化または細胞保持部分。 In one embodiment, a composition is provided comprising a NAMPT polypeptide portion or fragment described herein and any one or two or three or four of: (i) a satellite cell or its (ii) a macrophage or its progenitor cell or its progeny; (iii) a scaffold (semi-solid or solid support) or retention material; (iv) a tissue delivery-enhancing or cell retention moiety.
一実施形態では、足場または保持材料は、フィブリンまたはアクリルアミドヒドロゲルなどのヒドロゲルである。一実施形態では、組織送達強化または細胞保持部分は、ECM結合部分である。 In one embodiment, the scaffolding or holding material is fibrin or a hydrogel such as an acrylamide hydrogel. In one embodiment, the tissue delivery-enhancing or cell retention moiety is an ECM binding moiety.
一実施形態では、本願は、以下の1つまたは2つまたは3つまたは4つまたは5つを含む、医薬または生理学的に活性な再生組成物を可能にするものである:
(i)本明細書で定義されるCCR5相互作用剤を含むかまたはコードする
(ii)衛星細胞またはその先駆細胞またはその子孫細胞
(iii)マクロファージまたはその先駆細胞またはその子孫細胞
(iv)足場または保持材料
(v)組織送達強化成分。
In one embodiment, the present application allows for a pharmaceutical or physiologically active regenerating composition comprising 1 or 2 or 3 or 4 or 5 of:
(i) comprising or encoding a CCR5 interacting agent as defined herein (ii) a satellite cell or its progenitor or its progeny (iii) a macrophage or its progenitor or its progeny (iv) a scaffold or Retention material (v) tissue delivery enhancing component.
特定の実施形態では、本明細書の他の箇所に記載されているように、全長NAMPT、または単量体もしくは二量体形態のそのサイトカイン相互作用断片(cif)の形態のCCR5相互作用剤は、生体担体または細胞外マトリックスへの付着に適した薬剤になるよう修飾されている。さらに、この薬剤は、ヘパリン硫酸プロテオグリカン(シンデカンなど)のような共受容体に結合する部分を追加することによって、CCR5受容体を介したシグナル伝達を強化するよう修飾されている。 In certain embodiments, the CCR5-interacting agent in the form of full-length NAMPT, or a cytokine-interacting fragment (cif) thereof in monomeric or dimeric form, as described elsewhere herein is , have been modified to be agents suitable for attachment to biological carriers or extracellular matrices. In addition, the drug has been modified to enhance signaling through the CCR5 receptor by adding co-receptor binding moieties such as heparin sulfate proteoglycans (such as syndecans).
提案される修飾を含むCCR5相互作用剤は、NAMPTを用いた実施例において例示されているが、本明細書に記載される実験は、CCR5アゴニストCCL4およびCCL8も、骨格筋衛星細胞において作動して筋肉筋芽細胞の増殖を刺激することを示す。したがって、CCL4およびCCL8は、さらなる例示的なCCR5剤であり、その全長、部分および断片(cifモチーフを含む)、ならびに誘導体は、本方法における使用、および本明細書に記載される再生組成物の製造における使用のために提案される。特定の実施形態では、本明細書の他の箇所に記載されるように、全長CCL4もしくはCCL8、または単量体もしくは二量体形態のそのサイトカイン相互作用断片(cif)の形態のCCR5相互作用剤は、生体担体にまたは細胞外マトリックスに付着するのに適した薬剤となるよう修飾されている。さらに、この薬剤は、ヘパリン硫酸プロテオグリカン(シンデカンなど)のような共受容体に結合する部分を追加することによって、CCR5受容体を介したシグナル伝達を強化するよう修飾されている。 Although CCR5-interacting agents, including proposed modifications, are exemplified in the examples with NAMPT, the experiments described herein demonstrate that the CCR5 agonists CCL4 and CCL8 also act in skeletal muscle satellite cells. It is shown to stimulate proliferation of muscle myoblasts. Accordingly, CCL4 and CCL8 are further exemplary CCR5 agents, full length, portions and fragments (including the cif motif), and derivatives thereof, for use in the methods and of the regenerating compositions described herein. Suggested for use in manufacturing. In certain embodiments, a CCR5-interacting agent in the form of full-length CCL4 or CCL8, or a cytokine-interacting fragment (cif) thereof in monomeric or dimeric form, as described elsewhere herein have been modified to be agents suitable for attachment to biological carriers or to the extracellular matrix. In addition, the drug has been modified to enhance signaling through the CCR5 receptor by adding co-receptor binding moieties such as heparin sulfate proteoglycans (such as syndecans).
一実施形態では、本明細書に記載の組成物は、インビボ、エクスビボまたはインビトロで筋肉再生を刺激する際に使用するため、または使用するための組成物を製造する際に使用するためのものである。 In one embodiment, the compositions described herein are for use in stimulating muscle regeneration in vivo, ex vivo or in vitro, or for use in preparing a composition for use. be.
一実施形態では、本明細書に記載の組成物は、人工筋肉生産(直接または間接的な消費のための魚、鳥または他の非ヒト動物の筋肉等)に使用するための、または使用するときのものである。例えば、成長培地へのNAMPTの補充は、スケーラビリティおよびより効率的な筋肉増殖を可能にする。 In one embodiment, the compositions described herein are for or are used in artificial muscle production (such as fish, bird or other non-human animal muscle for direct or indirect consumption) It is a matter of time. For example, supplementing growth media with NAMPT allows for scalability and more efficient muscle growth.
一実施形態では、本明細書に記載の組成物は、幹細胞療法において使用するための、または使用するときのものである。したがって、組成物は、インビトロでの拡大を支援し、および/またはインビボでの拡大および組織統合を促進するために移植中に(または前処置として)含まれる。 In one embodiment, the compositions described herein are for or when used in stem cell therapy. Accordingly, the composition is included during implantation (or as a pretreatment) to support expansion in vitro and/or promote expansion and tissue integration in vivo.
一実施形態では、本願は、組織再生を刺激する方法を提供し、その方法は、単離されたまたは組織常在性の組織幹細胞またはその先駆細胞に、CCR5相互作用剤、および適宜、組織への送達を強化する成分を含むかまたはコードする有効量の組成物を投与することを含み、CCR5相互作用剤が、組織幹細胞またはその先駆細胞に結合し、静止組織幹細胞増殖および組織再生を刺激(活性化)する、方法である。一実施形態では、CCR5相互作用剤は、標的組織への送達を強化する成分または部分を含む。 In one embodiment, the present application provides a method of stimulating tissue regeneration, comprising treating isolated or tissue-resident tissue stem cells or their progenitor cells with a CCR5-interacting agent, and optionally to a tissue. wherein the CCR5 interacting agent binds to tissue stem cells or their progenitor cells and stimulates quiescent tissue stem cell proliferation and tissue regeneration ( It is a method of activating). In one embodiment, the CCR5 interacting agent comprises a component or moiety that enhances delivery to target tissue.
一実施形態では、本明細書に記載の組成物は、筋肉、神経筋、または筋骨格系の欠損、障害、または損傷の治療において、使用するための、または使用するときの、またはそのための組成物の製造に使用するための、組成物である。筋肉、神経筋、または筋骨格系の欠損、障害、または損傷は、当技術分野で知られている。欠損および障害は、例えば、サルコペニア、悪液質および筋ジストロフィー、筋萎縮、筋偽肥大または筋ジストロフィー状態およびミオパチーにおいて見出されるが、それらに限定されない。スイスタイプの使用、治療方法および/またはEPC2000形式の請求項など、すべての適切な形式が包含される。 In one embodiment, the compositions described herein are for, at, or for use in the treatment of a muscle, neuromuscular, or musculoskeletal defect, disorder, or injury. A composition for use in the manufacture of a product. Muscular, neuromuscular, or musculoskeletal defects, disorders, or injuries are known in the art. Defects and disorders are found, for example, but not limited to, sarcopenia, cachexia and muscular dystrophy, muscle atrophy, muscle pseudohypertrophy or muscular dystrophic conditions and myopathy. All suitable forms are encompassed, such as Swiss-type use, method of treatment and/or EPC2000 form claims.
特許または出願の書面には、少なくとも1枚のカラー図面が含まれる。本特許または特許出願公開のカラー図面の写しは、要求があり、必要な手数料を支払えば、特許庁から提供される。 The patent or application document contains at least one drawing executed in color. Copies of color drawing(s) of this patent or patent application publication will be provided by the Office upon request and payment of the necessary fee.
添付の図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものであり、本発明のいくつかの実施形態を示し、詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つものである。 The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate several embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. be.
別途定義されない限り、本明細書で用いられるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者が一般的に理解するのと同じ意味を有する。 Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
本明細書で使用する「単離された細胞」という用語は、それが元々見出された生物から除去された細胞、またはそのような細胞の子孫を意味する。その細胞は、例えば、他の細胞の存在下で、インビトロで培養されたものであってもよい。また、その細胞は、後に第2の生物に導入されることが予定されていたり、その細胞(またはその細胞の子孫)が単離された生物に再導入されることが予定されていたりすることもある。 As used herein, the term "isolated cell" means a cell that has been removed from the organism in which it was originally found, or the progeny of such a cell. The cells may, for example, have been cultured in vitro in the presence of other cells. Also, the cell is destined for later introduction into a second organism, or is destined for reintroduction into the organism from which the cell (or progeny of the cell) was isolated. There is also
用語「単離された細胞集団」等は、混合または異種の細胞集団から除去および分離された細胞集団を指す。いくつかの実施形態では、単離された集団は、細胞が単離または濃縮された異種集団と比較して、実質的に純粋な細胞の集団である。 The terms "isolated cell population" and the like refer to cell populations that have been removed and separated from mixed or heterogeneous cell populations. In some embodiments, an isolated population is a substantially pure population of cells as compared to a heterogeneous population from which the cells have been isolated or enriched.
一実施形態では、本願は、以下の1つまたは2つまたは3つまたは4つまたは5つを含む、医薬または生理学的に活性な再生組成物を可能にするものである:
(i)本明細書で定義されるCCR5相互作用剤を含むかまたはコードする
(ii)組織幹細胞(例えば衛星細胞)またはその先駆細胞またはその子孫細胞
(iii)マクロファージまたはその先駆細胞またはその子孫細胞
(iv)足場または保持材料
(v)組織送達強化成分。
In one embodiment, the present application allows for a pharmaceutical or physiologically active regenerating composition comprising 1 or 2 or 3 or 4 or 5 of:
(i) comprising or encoding a CCR5 interacting agent as defined herein (ii) tissue stem cells (e.g. satellite cells) or their progenitor cells or their progeny cells (iii) macrophages or their progenitor cells or their progeny cells (iv) a scaffolding or retention material; (v) a tissue delivery enhancing component;
一実施形態では、本願は、本明細書に記載の幹細胞、ストローマ細胞、プレ衛星細胞または衛星細胞、プレマクロファージまたはマクロファージまたはマクロファージ由来因子のうちの1つ以上を含む細胞組成物を提供する。一実施形態では、多分化能「組織幹細胞」には、プレ筋肉細胞または任意のプレマクロファージ細胞が含まれ、これらの細胞は、本質的に天然の形態で産生されてもよいし、異種因子または自己因子を発現するよう改変されてもよい。同様に、多分化能「組織幹細胞」という用語には、組織幹細胞の活性化された子孫が含まれ得る。 In one embodiment, the application provides a cell composition comprising one or more of the stem cells, stromal cells, pre-satellite or satellite cells, pre-macrophages or macrophages or macrophage-derived factors described herein. In one embodiment, pluripotent "tissue stem cells" include pre-muscle cells or any pre-macrophage cells, which may be produced in an essentially native form, may be treated with heterologous factors or It may be modified to express self-factors. Similarly, the term pluripotent "tissue stem cell" can include the activated progeny of tissue stem cells.
筋幹細胞を含む組織幹細胞は、(エクスビボまたはインビトロまたはインビボの処置のために)単離または誘導することができる。 Tissue stem cells, including muscle stem cells, can be isolated or derived (for ex vivo or in vitro or in vivo treatment).
幹細胞は、任意の時間、CCR5アゴニストを含む培地または組成物と接触させることができる。例えば、幹細胞は、12時間、1日、2日、3日、4日、5日、6日、1週間またはそれ以上、CCR5アゴニストに接触させることができる。幹細胞は、中胚葉、内胚葉、外胚葉、神経系、間葉系、および造血系からなる群より選択される細胞系に分化するように誘導または刺激することができる。 Stem cells can be contacted with a medium or composition containing a CCR5 agonist for any length of time. For example, stem cells can be contacted with a CCR5 agonist for 12 hours, 1 day, 2 days, 3 days, 4 days, 5 days, 6 days, 1 week or more. Stem cells can be induced or stimulated to differentiate into cell lineages selected from the group consisting of mesoderm, endoderm, ectoderm, neural, mesenchymal, and hematopoietic.
いくつかの実施形態では、幹細胞は、ヒト幹細胞、多分化能成体幹細胞、多能性成体幹細胞、または胚性幹細胞である。 In some embodiments, the stem cells are human stem cells, multipotent adult stem cells, multipotent adult stem cells, or embryonic stem cells.
ヒトの成体幹細胞は、有糸分裂を行い、通常、娘細胞の1つが幹細胞として残る。成体組織は、組織内の特定のニッチを占め、その局所的な環境を積極的に感知し応答する、1つ以上の常駐性の前駆または幹細胞から構成されている。各組織は通常、特定の範囲の細胞型に分化する子孫を生成することを約束する独自の常駐性の幹細胞を有する。筋組織は、筋原細胞を産生することにコミットした衛星細胞から構成されている。この種の幹細胞としては、筋肉、軟骨、骨、脂肪など多くの異なる種類の細胞を作り出す間葉系幹細胞(MSC)、すべての血球および造血系を作り出す造血幹細胞(HSC)、神経幹細胞(NSC)なども多く研究されている。すべての組織には、心臓、腸、肝臓を含む常在性の幹細胞集団が存在する。成体幹細胞は通常、多分化能であり、これは、3つの生殖細胞層すべてに由来する細胞の一部には分化できるが、すべてに分化できるわけではない細胞を指す。したがって、多分化能細胞は、部分的に分化した細胞である。例えば、MSCは、当技術分野で周知の多くの方法によって得ることができる。米国特許第5,486,358号、第6,387,367号、および第7,592,174号、ならびに米国特許出願公開第2003/0211602号を参照されたい。MSCは、骨、脂肪、およびそれらが存在する他の組織から誘導されてもよい。「由来」とは、直接的な由来を意味するものではなく、元々由来していた場所を示すに過ぎない。 Adult human stem cells undergo mitosis, usually leaving one of the daughter cells as the stem cell. Adult tissues are composed of one or more resident progenitor or stem cells that occupy specific niches within the tissue and actively sense and respond to its local environment. Each tissue usually has its own resident stem cells that promise to produce progeny that differentiate into a specific range of cell types. Muscle tissue is composed of satellite cells committed to producing myogenic cells. Stem cells of this kind include mesenchymal stem cells (MSC), which produce many different types of cells such as muscle, cartilage, bone, and fat, hematopoietic stem cells (HSC), which produce all blood cells and the hematopoietic system, and neural stem cells (NSC). have also been extensively studied. All tissues have resident stem cell populations, including heart, intestine, and liver. Adult stem cells are usually multipotent, which refers to cells that can differentiate into some, but not all, cells from all three germ cell layers. A multipotent cell is therefore a partially differentiated cell. For example, MSCs can be obtained by many methods well known in the art. See U.S. Patent Nos. 5,486,358, 6,387,367, and 7,592,174, and U.S. Patent Application Publication No. 2003/0211602. MSCs may be derived from bone, fat, and other tissues in which they reside. "Origin" does not mean direct origin, but merely indicates the original place of origin.
一実施形態では、幹細胞は、非胚性幹細胞または成体多分化能幹細胞である。 In one embodiment, the stem cells are non-embryonic stem cells or adult multipotent stem cells.
一実施形態では、幹細胞はHSCまたはMSCである。 In one embodiment, the stem cells are HSCs or MSCs.
CCR5を発現する成体幹細胞は、本明細書に記載のCCR5相互作用剤への曝露により分化を受けるよう刺激され得る。細胞は、当該技術分野で知られている例えば筋原性調節因子の発現変化に関してモニターされる。 Adult stem cells expressing CCR5 can be stimulated to undergo differentiation by exposure to CCR5 interacting agents described herein. Cells are monitored for altered expression of, for example, myogenic regulatory factors known in the art.
細胞は、標準的な培地または特異的に設定された培地で培養することができる。 Cells can be cultured in standard media or in specifically designed media.
細胞における発現は、当業技術分野で周知の技術によって修飾することができる。 Expression in cells can be modified by techniques well known in the art.
幹細胞の供給源としては、人工多能性幹細胞や部分的に誘導された多能性幹細胞が簡便である。これらは、ヒト包皮細胞などの分化した成体細胞から誘導することができる。 Induced pluripotent stem cells and partially induced pluripotent stem cells are convenient sources of stem cells. They can be derived from differentiated adult cells such as human foreskin cells.
ヒトiPS細胞は、特定の初期化因子を非多能性細胞に導入することにより作製することができ、初期化因子としては、例えば、Oct3/4、Soxファミリー転写因子(例えば、Sox1、Sox2、Sox3、Sox15)、Mycファミリー転写因子(例えば、c-Myc、1-Myc、n-Myc)、Kruppel様ファミリー(KLF)転写因子(例えば、KLF1、KLF2、KLF4、KLF5)、ならびに/または、NANOG、LIN28および/もしくはGlis1などの関連転写因子が挙げられ得る。例えば、初期化因子は、1つ以上のプラスミド、レンチウイルスベクター、またはレトロウイルスベクターを用いて細胞に導入することができる。場合によっては、ベクターは、ゲノムに統合され、初期化が完了した後に除去することができる。いくつかの態様において、ベクターは統合されない[例えば、非感染性(非パッケージング)自己複製ベネズエラ馬脳炎(VEE)ウイルスに由来する正鎖一本鎖RNA種、Simplicon RNA Reprogramming Kit、Millipore、SCR549およびSCR550に基づく]。Simplicon RNAレプリコンは、4つの初期化因子(OKG-iG、Oct4、Klf4、Sox2、およびGlis1)すべてをポリシストロン転写物で発現する合成体内転写RNAであり、限られた細胞分裂数で自己複製が可能である。Simplicon Kitで作製されたヒト人工多能性幹細胞は、「インテグレーションフリー」、「フットプリントフリー」と呼ばれる。ヒトiPS細胞は、miRNA、転写因子の作用を模倣する小分子、系統指定因子(lineage specifier)などを用いて作製することも可能である。ヒトiPS細胞は、内胚葉、外胚葉、中胚葉といった脊椎動物の3つの胚葉の任意の細胞に分化できることが特徴である。また、ヒトiPS細胞は、適切なインビトロ培養条件下で無限に増殖できることが特徴である。ヒトiPS細胞は、アルカリフォスファターゼ、SOX-2、OCT-4、NanogおよびTra-1-60マーカーを発現する。 Human iPS cells can be produced by introducing specific reprogramming factors into non-pluripotent cells. Reprogramming factors include, for example, Oct3/4, Sox family transcription factors (e.g., Sox1, Sox2, Sox3, Sox15), Myc family transcription factors (eg c-Myc, 1-Myc, n-Myc), Kruppel-like family (KLF) transcription factors (eg KLF1, KLF2, KLF4, KLF5) and/or NANOG , LIN28 and/or related transcription factors such as Glis1. For example, reprogramming factors can be introduced into cells using one or more plasmids, lentiviral vectors, or retroviral vectors. In some cases, the vector can be integrated into the genome and removed after reprogramming is complete. In some embodiments, the vector is non-integrating [e.g., positive-stranded single-stranded RNA species derived from non-infectious (non-packaging) self-replicating Venezuelan equine encephalitis (VEE) virus, Simplicon RNA Reprogramming Kit, Millipore, SCR549 and based on SCR550]. The Simplicon RNA replicon is a synthetic intratranscribed RNA that expresses all four reprogramming factors (OKG-iG, Oct4, Klf4, Sox2, and Glis1) in polycistronic transcripts and is capable of self-renewal with a limited number of cell divisions. It is possible. Human induced pluripotent stem cells made with the Simplicon Kit are called "integration-free" and "footprint-free." Human iPS cells can also be generated using miRNAs, small molecules that mimic the action of transcription factors, lineage specifiers, and the like. Human iPS cells are characterized by their ability to differentiate into any cell of the three vertebrate germ layers: endoderm, ectoderm, and mesoderm. Human iPS cells are also characterized by unlimited proliferation under appropriate in vitro culture conditions. Human iPS cells express alkaline phosphatase, SOX-2, OCT-4, Nanog and Tra-1-60 markers.
「ナイーブ」および「プライム化(プライミングされた)」という用語は、ヒトiPS細胞の異なる多能性状態を識別するものである。ナイーブiPS細胞およびプライムiPS細胞の特性は、当該技術分野の文献において記載されている。ナイーブヒトiPS細胞は、着床前胚の内部細胞塊のES細胞に類似する多能性状態を示す。このようなナイーブな細胞は、系統の特定およびコミットメントのためのプライミングがされていない。雌性のナイーブiPS細胞は、2本の活性X染色体を有することが特徴である。培養では、ナイーブヒトiPS細胞の自己複製は、白血病抑制因子(LIF)およびその他の阻害剤に依存する。培養されたナイーブヒトiPS細胞は、丸みを帯びたドーム状のコロニーと頂底軸方向の極性の欠如を特徴とするクローン性形態を示す。培養されたナイーブ細胞は、本明細書の他の箇所に記載されるように、1つ以上の多能性マーカーをさらに提示することができる。培養中のナイーブヒトiPS細胞の倍加時間は、適切な条件下で、16時間~24時間とすることができる。 The terms "naive" and "primed" distinguish different pluripotent states of human iPS cells. The properties of naïve and primed iPS cells have been described in the art literature. Naive human iPS cells exhibit a pluripotent state similar to ES cells of the inner cell mass of preimplantation embryos. Such naive cells have not been primed for lineage specification and commitment. Female naive iPS cells are characterized by having two active X chromosomes. In culture, self-renewal of naive human iPS cells is dependent on leukemia inhibitory factor (LIF) and other inhibitors. Cultured naive human iPS cells exhibit a clonal morphology characterized by rounded, domed colonies and lack of apical-basal axial polarity. Cultured naive cells can additionally display one or more pluripotency markers, as described elsewhere herein. The doubling time of naive human iPS cells in culture can be 16-24 hours under appropriate conditions.
プライミングされたヒトiPS細胞は、着床後のエピブラスト細胞と同様の多能性状態を示す。かかる細胞は、系統の特定およびコミットメントのためにプライム化されている。雌性プライム化されたiPS細胞は、1つの活性型X染色体と1つの不活性型X染色体を有することが特徴である。培養では、プライム化されたヒトiPSCの自己複製は、線維芽細胞増殖因子(FGF)やアクチビンなどの因子に依存する。培養されたプライム化ヒトiPSCは、上皮単層によって特徴付けられるクローン形態を示し、頂底軸方向の極性を示す。適切な条件下で、プライム化されたヒトiPSCの培養における倍加時間は、それらが由来する成体細胞からのレベルに応じて、24時間以上となることがある。 Primed human iPS cells exhibit a pluripotent state similar to post-implantation epiblast cells. Such cells are primed for lineage specification and commitment. Female primed iPS cells are characterized by having one active and one inactive X chromosome. In culture, self-renewal of primed human iPSCs is dependent on factors such as fibroblast growth factor (FGF) and activin. Cultured primed human iPSCs exhibit a clonal morphology characterized by an epithelial monolayer and exhibit apical-basal axial polarity. Under appropriate conditions, the doubling time in culture of primed human iPSCs can be 24 hours or more, depending on the levels from the adult cells from which they are derived.
胚性幹細胞(ESC)は、異なる条件下で、3つの生殖細胞層(内胚葉、中胚葉、外胚葉)すべてに特徴的な細胞型に分化する能力を有する、多能性を特徴としている。多能性(Pluripotent)細胞は、主に、3つの生殖細胞層すべてに分化する能力によって特徴付けられる。いくつかの実施形態では、多能性細胞は未分化細胞である。多能性細胞はまた、1年以上または30回以上の継代にわたってインビトロで分裂する能力を有する。 Embryonic stem cells (ESCs) are characterized by pluripotency, with the ability to differentiate into cell types characteristic of all three germ cell layers (endoderm, mesoderm and ectoderm) under different conditions. Pluripotent cells are primarily characterized by their ability to differentiate into all three germ cell layers. In some embodiments, pluripotent cells are undifferentiated cells. Pluripotent cells also have the ability to divide in vitro for over a year or over 30 passages.
ESCは、典型的には胚盤胞の内部細胞塊の多能性幹細胞である(米国特許第5,843,780号、第6,200,806号を参照)。かかる細胞は、同様に、体細胞核移植から得られた胚盤胞の内部細胞塊から得ることができる(米国特許第5,945,577号、第5,994,619号、第6,235,970号を参照)。例示的な分化可能な胚性幹細胞の特性としては、限定されないが、遺伝子発現プロファイル、増殖能、分化能、核型、特定の培養条件への反応性などが挙げられる。 ESCs are pluripotent stem cells, typically of the inner cell mass of the blastocyst (see US Pat. Nos. 5,843,780, 6,200,806). Such cells can also be obtained from the inner cell mass of blastocysts obtained from somatic cell nuclear transfer (U.S. Pat. Nos. 5,945,577; 5,994,619; 6,235; 970). Properties of exemplary differentiable embryonic stem cells include, but are not limited to, gene expression profile, proliferation potential, differentiation potential, karyotype, responsiveness to particular culture conditions, and the like.
一実施形態では、幹細胞は、成体のものである。 In one embodiment, the stem cells are adult.
一実施形態では、幹細胞は、対象に対して自己性であるかまたは異種性である。 In one embodiment, the stem cells are autologous or xenogeneic to the subject.
一実施形態では、幹細胞は、哺乳類またはヒトのものである。 In one embodiment, the stem cells are mammalian or human.
マクロファージおよび衛星細胞を含む幹細胞は、当技術分野で認識されている方法により、また本明細書に記載されるように、調製することができ、iPSCの使用および適宜遺伝子編集手順を含む。 Stem cells, including macrophages and satellite cells, can be prepared by art-recognized methods and as described herein, including the use of iPSCs and optionally gene editing procedures.
一実施形態では、単離されたマクロファージまたは幹細胞由来のマクロファージは、本明細書に記載の切断型NAMPTペプチドを発現するよう改変される。一般に、M2型マクロファージが選択または提供される。 In one embodiment, isolated macrophages or stem cell-derived macrophages are engineered to express a truncated NAMPT peptide as described herein. Generally, M2-type macrophages are selected or provided.
一実施形態では、幹細胞は、本明細書に記載されるように、インビトロ、エクスビボまたはインビボでCCR5相互作用剤と接触させられ、活性化および増殖を誘導される。インビトロまたはエクスビボで処置された幹細胞は、修復をもたらすために創傷部位に導入されてもよいし、損傷した組織の再生をもたらすために全身的に投与されてもよいし、本明細書に記載のように筋肉関連の状態を治療または改善するために全身的に投与されてもよい。 In one embodiment, stem cells are contacted in vitro, ex vivo or in vivo with a CCR5 interacting agent to induce activation and proliferation as described herein. In vitro or ex vivo treated stem cells may be introduced into a wound site to effect repair, or may be administered systemically to effect regeneration of damaged tissue, as described herein. and may be administered systemically to treat or ameliorate muscle-related conditions.
CCR5剤またはそれを発現する細胞は、官能化されたヒドロゲルの形で、単独で、または移植のための細胞とともに投与され得る。かかるヒドロゲルまたは類似の生体材料または足場は、創傷部位での移植効率を向上させる。 A CCR5 agent or cells expressing it can be administered in the form of a functionalized hydrogel, alone or together with cells for transplantation. Such hydrogels or similar biomaterials or scaffolds improve the efficiency of implantation at the wound site.
ヒドロゲルは、フィブリンベースなどのECMベースであってもよい。あるいは、ヒドロゲルは、RAFT技術を使用したアクリルアミドベースなどの非ECMベースであってもよい(Chiefari et al Macromol. 31:5559-5526, 1998およびFairbanks et al Advanced Drug Delivery Reviews 91: 141-152, 2015を参照)。適切な材料は、放出動態を調節し、当技術分野で知られているように、組織再生のための所望の機械的および物理的特性を有する。 Hydrogels may be ECM-based, such as fibrin-based. Alternatively, hydrogels may be non-ECM-based, such as acrylamide-based using RAFT technology (Chiefari et al Macromol. 31:5559-5526, 1998 and Fairbanks et al Advanced Drug Delivery Reviews 91: 141-152, 2015 ). Suitable materials have the desired mechanical and physical properties to modulate release kinetics and for tissue regeneration, as is known in the art.
一実施形態では、衛星細胞は、CCR5機能化ヒドロゲルまたは他の生体材料にカプセル化される。 In one embodiment, satellite cells are encapsulated in a CCR5 functionalized hydrogel or other biomaterial.
本明細書に記載される細胞組成物および/または薬剤を含むキットも提供される。筋肉の修復または再生に適するキットが特に企図される。CCR5アゴニストは、投与のために予め製剤化することができ、または製剤化のための成分が、キットとともに提供され得る。CCR5アゴニストは、例えば、局所適用のために、ヒドロゲルまたは他の支持ビヒクル中に製剤化される。CCR5アゴニストは、例えば、凍結乾燥品または液体であってもよい。 Kits containing the cell compositions and/or agents described herein are also provided. Kits suitable for muscle repair or regeneration are specifically contemplated. The CCR5 agonist can be pre-formulated for administration or the ingredients for formulation can be provided with the kit. CCR5 agonists, for example, are formulated in hydrogels or other support vehicles for topical application. The CCR5 agonist can be, for example, lyophilized or liquid.
本明細書で互換的に用いられる「タンパク質」、「ポリペプチド」および「ペプチド」という用語には、コード化および非コード化アミノ酸、ならびに化学的または生化学的に修飾または誘導体化されたアミノ酸を含む、任意の長さのアミノ酸の重合体形態が含まれる。この用語にはまた、修飾されたペプチド骨格を有するポリペプチドのような、修飾されたポリマーが含まれる。 The terms "protein", "polypeptide" and "peptide", used interchangeably herein, refer to coded and non-coded amino acids, as well as chemically or biochemically modified or derivatized amino acids. Included are polymeric forms of amino acids of any length, including The term also includes modified polymers, such as polypeptides with modified peptide backbones.
タンパク質とは、「N-末端」および「C-末端」を有するものである。「N-末端」という用語は、タンパク質またはポリペプチドの開始点に関するもので、遊離アミン基(-NH2)を有するアミノ酸によって終端している。用語「C-末端」は、アミノ酸鎖(タンパク質またはポリペプチド)の末端に関するものであり、天然物では遊離カルボキシル基(-COOH)により末端が形成されているものである。本願において、C末端およびN末端断片というときは、その選出された部分が由来する全長分子の領域を広く説明するが、それは全長または天然の分子を除外するものである。C末端断片は、すべてのC末端アミノ酸を含む必要はないが、含んでいてもよく、N末端断片は、すべてのN末端アミノ酸を含む必要はないが、含んでいてもよい。 A protein is one that has an "N-terminus" and a "C-terminus." The term "N-terminus" refers to the starting point of a protein or polypeptide, terminated by an amino acid with a free amine group (-NH2). The term "C-terminus" refers to the end of an amino acid chain (protein or polypeptide), which in nature is terminated by a free carboxyl group (-COOH). In this application, references to C-terminal and N-terminal fragments broadly describe the region of the full-length molecule from which the selected portion is derived, but excludes the full-length or native molecule. C-terminal fragments need not, but may include, all C-terminal amino acids, and N-terminal fragments need not, but may include, all N-terminal amino acids.
本出願は、実施例に初めて記載された知見に基づく、様々なCCR5相互作用剤を開示し、その使用を可能にするものである。特にペプチドCCR5相互作用剤は、NAMPTおよびその機能的なC末端断片の形態において提供される。 The present application discloses and enables the use of various CCR5 interacting agents based on the findings first described in the Examples. Specifically, peptide CCR5 interacting agents are provided in the form of NAMPT and functional C-terminal fragments thereof.
血清プロテアーゼに対してペプチドを安定化するために、または細胞内位置決めを促進するために、多くのペプチド修飾が当技術分野で知られており、これらが包含される。いくつかのかかる修飾ペプチドは、細胞内の核酸から発現され得、他のものは合成的に製造される。同様に、CCR5相互作用剤を1つ以上の特定の細胞型に標的化することが望ましい場合、これは、標的細胞のエクスビボ操作、またはECM結合部位などの標的細胞もしくは組織に特異的に結合できる標的化部位の組み込みのいずれかによって達成され得、当技術分野において既知である。 Many peptide modifications are known in the art and are included to stabilize peptides against serum proteases or to facilitate intracellular localization. Some such modified peptides can be expressed from nucleic acids within the cell, others are produced synthetically. Similarly, if it is desired to target a CCR5 interacting agent to one or more specific cell types, it can be ex vivo manipulation of target cells, or specific binding to target cells or tissues such as ECM binding sites. Incorporation of targeting sites can be accomplished by any of the methods known in the art.
「保存的アミノ酸置換」とは、天然または非天然に存在するアミノ酸残基が、類似の側鎖を有する天然または非天然に存在するアミノ酸残基で置換されているものである。類似の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーは、当技術分野で定義されている。これらのファミリーには、塩基性側鎖(例えば、Lys、Arg、His)、酸性側鎖(例えば、Asp、Glu)、非荷電極性側鎖(例えば、Gly、Asn、Gln、Ser、Thr、Tyr、Cys)、非極性側鎖(例えば、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Phe、Met、Trp)、β分岐側鎖(例えば、Thr、Val、Ile)および芳香族側鎖(例えば、Phe、Trp、His)が含まれる。したがって、例えばCCR5において予測される非必須アミノ酸残基は、同じ側鎖ファミリーからの別のアミノ酸残基で置換されてもよい。許容される置換の他の例として、アイソステリックな考慮(例えば、メチオニンに対するノルロイシン)または他の特性(例えば、フェニルアラニンに対する2-チエニルアラニン)に基づく置換もあり得る。アミノ酸の完全な下位分類を表2に、例示的な置換を表3に示す。 A "conservative amino acid substitution" is one in which a naturally occurring or non-naturally occurring amino acid residue is replaced with a naturally occurring or non-naturally occurring amino acid residue having a similar side chain. Families of amino acid residues with similar side chains have been defined in the art. These families include basic side chains (e.g. Lys, Arg, His), acidic side chains (e.g. Asp, Glu), uncharged polar side chains (e.g. Gly, Asn, Gln, Ser, Thr, Tyr , Cys), nonpolar side chains (e.g. Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Phe, Met, Trp), β-branched side chains (e.g. Thr, Val, Ile) and aromatic side chains (e.g. Phe , Trp, His). Thus, for example, a predicted nonessential amino acid residue in CCR5 may be replaced with another amino acid residue from the same side chain family. Other examples of permissible substitutions may be based on isosteric considerations (eg norleucine for methionine) or other properties (eg 2-thienylalanine for phenylalanine). A complete subgroup of amino acids is shown in Table 2 and exemplary substitutions are shown in Table 3.
CCR5相互作用ペプチドは、インビボでのプロテアーゼ耐性を高めるなど、ペプチドの薬物動態学的特徴を修飾することが知られている修飾を含み得る。 CCR5-interacting peptides may contain modifications known to modify the pharmacokinetic characteristics of the peptide, such as increasing protease resistance in vivo.
一実施形態では、ペプチドは、GGSまたはGGSの繰り返しおよび当該技術分野で公知のバリアントなどのリンカーまたはスペーサー)、修飾アミノ酸または非天然アミノ酸または非保護アミノ酸、修飾側鎖、修飾骨格、末端修飾基、または修飾空間的制約を1以上含むか、またはD-レトロインバーソ(retro-inverso)ペプチドである。一実施形態では、ペプチドは、擬似ペプチド、ペプトイド、アザペプチド、環状化、ステープル化、エーテルもしくはラクタムペプチドであるか、または空間的制約を含む。 In one embodiment, the peptide comprises a linker or spacer such as GGS or repeats of GGS and variants known in the art), modified or unnatural or unprotected amino acids, modified side chains, modified backbone, terminal modification groups, or contains one or more modified spatial constraints, or is a D-retro-inverso peptide. In one embodiment, the peptide is a pseudopeptide, peptoid, azapeptide, cyclized, stapled, ether or lactam peptide, or contains spatial constraints.
一実施形態では、CCR5相互作用剤またはペプチドは、脂質、炭水化物、ポリマー、タンパク質、ナノ粒子、ペプチド、プロテオグリカン、抗体またはその断片もしくは抗原結合形態、アプタマー、または核酸と適宜コンジュゲートし、または他の方法で付着/結合/発現される。 In one embodiment, the CCR5-interacting agent or peptide is optionally conjugated with a lipid, carbohydrate, polymer, protein, nanoparticle, peptide, proteoglycan, antibody or fragment or antigen-binding form thereof, aptamer, or nucleic acid, or other Attached/bonded/expressed in a manner.
一実施形態では、CCR5結合剤は、筋肉細胞または筋肉細胞組織または関連構造物、例えばECMに特異的に結合する。 In one embodiment, the CCR5-binding agent specifically binds to muscle cells or muscle cell tissue or related structures, such as ECM.
一実施形態では、CCR5相互作用剤には、生理学的または薬学的に許容される塩、水和物、立体異性体、およびプロドラッグが含まれる。 In one embodiment, CCR5 interacting agents include physiologically or pharmaceutically acceptable salts, hydrates, stereoisomers, and prodrugs.
一実施形態では、非必須アミノ酸が変更されていてもよい。「非必須」アミノ酸残基というときは、内因性または異種CCR5に結合する能力を喪失または実質的に変更されることなく、ポリペプチド(例えば、secNAMPT)の野生型配列から変更することができる残基を意味する。 In one embodiment, non-essential amino acids may be altered. References to "non-essential" amino acid residues refer to residues that can be altered from the wild-type sequence of a polypeptide (e.g., secNAMPT) without losing or substantially altering its ability to bind endogenous or heterologous CCR5. means the base.
一実施形態では、CCR5相互作用剤は、配列番号1~4のうちの1つに記載のアミノ酸配列か、またはそれと少なくとも70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%同一のアミノ酸配列を含むペプチドを含むか、またはそれをコードし、1つ以上の組織送達強化またはシグナル伝達強化部分と一緒になっていてもよい。一実施形態では、少数の置換、付加または欠失した残基を有するCCR5相互作用剤は、本明細書で同定されたcifモチーフ(例えば、CCR5結合を媒介するNAMPTのC末端部分内の40~約100残基)を保持し、衛星細胞と相互作用する能力および活性化する能力が維持される。 In one embodiment, the CCR5 interacting agent is an amino acid sequence set forth in one of SEQ ID NOs: 1-4, or at least 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88% thereof %, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, or 100% identical amino acid sequences, or It may be encoded with one or more tissue delivery-enhancing or signaling-enhancing moieties. In one embodiment, a CCR5 interacting agent with a small number of substituted, added or deleted residues is a cif motif identified herein (eg, between 40 and 40 within the C-terminal portion of NAMPT that mediates CCR5 binding). 100 residues) and retains the ability to interact with and activate satellite cells.
一実施形態では、CCR5相互作用剤は、上記配列に対して1、2、3、4、5または6個の保存的または非保存的アミノ酸置換、欠失または付加を有するが、CCR5相互作用活性を保持するアミノ酸配列を含むかまたはそれをコードしている。 In one embodiment, the CCR5 interacting agent has 1, 2, 3, 4, 5 or 6 conservative or non-conservative amino acid substitutions, deletions or additions to the above sequence but has CCR5 interacting activity contains or encodes an amino acid sequence that retains
一実施形態では、CCR5相互作用剤は、CCR5相互作用ペプチドを発現できる核酸分子を含む。 In one embodiment, a CCR5 interacting agent comprises a nucleic acid molecule capable of expressing a CCR5 interacting peptide.
好適なポリヌクレオチド配列の例は、配列番号6~9に記載されるペプチド/ポリペプチド配列をコードするものである。特定の実施形態では、本開示は、コード化可能なCCR5ペプチドまたはコード化可能なCCR5相互作用剤のコーディング配列を含む核酸配列を含むポリヌクレオチドを提供する。例えば、いくつかの実施形態では、本開示の核酸は、配列番号6~10のいずれか1つと、少なくとも70%、75%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%または100%同一な核酸配列を含むか、本質的にそれからなるか、またはそれからなる。 Examples of suitable polynucleotide sequences are those encoding peptide/polypeptide sequences set forth in SEQ ID NOs:6-9. In certain embodiments, the disclosure provides a polynucleotide comprising a nucleic acid sequence comprising a coding sequence for an encodeable CCR5 peptide or an encodeable CCR5 interacting agent. For example, in some embodiments, the nucleic acids of the present disclosure are any one of SEQ ID NOs: 6-10 and at least 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% , 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or 100% comprising, consisting essentially of, or from Become.
一実施形態では、核酸分子は、RNAまたはDNAまたはRNA:DNAまたはそれらの化学的修飾形態である。 In one embodiment, the nucleic acid molecule is RNA or DNA or RNA:DNA or chemically modified forms thereof.
一実施形態では、少なくとも1種類のヌクレオチド(例えば、シチジンおよび/またはウラシル)の一部は、インビボ安定性を高めるために化学的に修飾される。 In one embodiment, a portion of at least one nucleotide (eg, cytidine and/or uracil) is chemically modified to enhance in vivo stability.
一実施形態では、核酸は、ウイルス性または非ウイルス性ベクターの形態である。 In one embodiment, the nucleic acid is in the form of a viral or non-viral vector.
一実施形態では、CCR5相互作用剤は、エクスビボで細胞に投与される。本発明は、遺伝子組み換え細胞デポ(例えば、CAR T-cell、TCR、遺伝子組み換えマクロファージなど)の使用を包含する。 In one embodiment, the CCR5 interacting agent is administered to cells ex vivo. The invention encompasses the use of genetically engineered cell depots (eg, CAR T-cells, TCRs, genetically engineered macrophages, etc.).
一実施形態では、CCR5相互作用剤は、筋幹細胞などの標的細胞に特異的に薬剤を標的化する抗体または抗体断片を含む。 In one embodiment, the CCR5-interacting agent comprises an antibody or antibody fragment that specifically targets the agent to target cells such as muscle stem cells.
一実施形態では、本願は、本明細書において上記に定義されるCCR5相互作用剤を含む医薬組成物または生理学的組成物を提供する。 In one embodiment, the application provides a pharmaceutical or physiological composition comprising a CCR5 interacting agent as defined herein above.
本願は、筋肉の損傷を治療するか、または筋肉を修復もしくは再生する能力が低下したもしくは最適でない人を治療する方法であって、筋幹細胞の増殖および筋肉の再生を刺激するのに十分なCCR5相互作用剤を含む有効量の組成物を対象に投与することを含む方法を可能にする。 The present application provides a method of treating muscle damage or treating a person with a reduced or suboptimal ability to repair or regenerate muscle, wherein CCR5 is sufficient to stimulate muscle stem cell proliferation and muscle regeneration. It enables a method comprising administering to a subject an effective amount of a composition comprising an interacting agent.
別の態様において、本開示は、本明細書に記載のCCR5-相互作用剤を含む薬剤または組成物に関する。 In another aspect, the disclosure relates to agents or compositions comprising the CCR5-interacting agents described herein.
組成物には、生物学的またはその他の点で好ましくない、生理学的または薬学的に許容されるビヒクルが含まれる。本明細書に記載される化合物の薬学的に許容される塩、エステル、プロドラッグ、または誘導体とは、生物学的またはその他の点で望ましくない塩、エステル、プロドラッグ、または誘導体のことである。 Compositions include vehicles that are biologically or otherwise objectionable, physiologically or pharmaceutically acceptable. Pharmaceutically acceptable salts, esters, prodrugs, or derivatives of the compounds described herein refer to salts, esters, prodrugs, or derivatives that are biologically or otherwise undesirable. .
いくつかの実施形態では、薬剤は、修飾されている。ペプチドおよび薬剤の活性は、定義された境界内の追加的部位、フランキング残基および置換に対して寛容である。同様に、骨格の修飾および置換、側鎖の修飾、ならびにNおよびC末端の修飾は、当技術分野で従来通りである。一般に、修飾は、安定性または薬理学的プロファイル、標的化/送達を強化するためのものである。例えば、ペプチドの環化またはステープリングは、ペプチドの安定性を高めるために従来から行われている。別の実施形態では、ペプチドまたは薬剤は、安定性、標的組織への送達または特異性のために適合された部分を含む、マイクロまたはナノ粒子またはフォーム、ゲル、リポソーム、コンジュゲートまたは融合タンパク質の形態である。 In some embodiments, the agent is modified. Peptide and drug activity are tolerant of additional sites, flanking residues and substitutions within defined boundaries. Similarly, backbone modifications and substitutions, side chain modifications, and N- and C-terminal modifications are conventional in the art. Generally, modifications are to enhance stability or pharmacological profile, targeting/delivery. For example, cyclization or stapling of peptides is conventionally performed to increase peptide stability. In another embodiment, the peptide or drug is in the form of micro- or nanoparticles or foams, gels, liposomes, conjugates or fusion proteins containing moieties adapted for stability, target tissue delivery or specificity is.
一実施形態では、適切な場合には、薬剤またはそれらをコードする核酸は、リポソーム、ヒドロゲル、エマルジョン、ウイルスベクター、ウイルス様粒子またはビロソームでアセンブルされる。 In one embodiment, agents or nucleic acids encoding them are assembled in liposomes, hydrogels, emulsions, viral vectors, virus-like particles or virosomes, as appropriate.
一実施形態では、抗体または抗体断片または模倣物などの特異的結合部位が、薬剤を筋肉環境に標的化するために使用される。 In one embodiment, specific binding sites such as antibodies or antibody fragments or mimetics are used to target agents to the muscle environment.
一実施形態では、ペプチド薬剤は、mRNAの送達、CRISPR成分などによる遺伝子編集、または細菌もしくは細胞などのインビボにおける生物学的合成を介して送達される。 In one embodiment, the peptide agent is delivered via delivery of mRNA, gene editing such as by CRISPR components, or biosynthesis in vivo such as in bacteria or cells.
組成物は、一般に、CCR5-相互作用ペプチド、ペプチド模倣体、または適切な場合にはコーディング核酸、および薬学的に許容される担体および/または希釈剤を含む。一実施形態では、担体は、ナノ担体であってもよい。 Compositions generally include a CCR5-interacting peptide, peptidomimetic, or encoding nucleic acid, as appropriate, and a pharmaceutically acceptable carrier and/or diluent. In one embodiment, the carrier may be a nanocarrier.
一実施形態では、本開示のCCR5相互作用剤は、天然に存在する分子ではなく、代わりに、天然に存在する全長分子の特定の特徴または機能を有さない、天然に存在する分子の修飾形態である。例えば、NAMPT酵素活性を有さなくてもよい。 In one embodiment, a CCR5 interacting agent of the present disclosure is not a naturally occurring molecule, but instead is a modified form of a naturally occurring molecule that does not possess the specific features or functions of the naturally occurring full-length molecule. is. For example, it may not have NAMPT enzymatic activity.
別の実施形態では、CCR5-相互作用ペプチドは、ペプチド中の少なくとも2つのアミノ酸で共有結合しているリンカーによって制約される。安定性および細胞透過性を高めるために、様々な環化ストラテジーが当技術分野で知られている。 In another embodiment, the CCR5-interacting peptide is constrained by a linker covalently joining at least two amino acids in the peptide. Various cyclization strategies are known in the art to enhance stability and cell permeability.
いくつかの実施形態では、CCR5相互作用剤は、それを、またはそのプロドラッグを、コードする核酸分子、またはそれを、またはそのプロドラッグを、コードする核酸分子を含むベクターの形態でデリバリーされる。一実施形態では、核酸はmRNAである。CCR5相互作用剤は、筋幹細胞の表面に結合し得、またはシグナル伝達および増殖を刺激するために内部で機能し得る。 In some embodiments, the CCR5 interacting agent is delivered in the form of a vector comprising a nucleic acid molecule encoding it, or a prodrug thereof, or a nucleic acid molecule encoding it, or a prodrug thereof. . In one embodiment, the nucleic acid is mRNA. CCR5-interacting agents may bind to the surface of muscle stem cells or function internally to stimulate signaling and proliferation.
別の実施形態では、CCR5相互作用剤は、他の薬学的に許容される担体に加えて、脂質などの両親媒性薬剤と組み合わされて、水溶液中でミセル、不溶性単層、液晶またはラメラ層として会合して存在する。 In another embodiment, the CCR5-interacting agent is combined with amphipathic agents such as lipids, in addition to other pharmaceutically acceptable carriers, to form micelles, insoluble monolayers, liquid crystals or lamellar layers in aqueous solutions. exist in association as
一実施形態では、本開示は、医薬品として使用するための、または治療における使用のために、内因性CCR5タンパク質と相互作用する本明細書に記載のCCR5-相互作用剤を含む組成物の提供を可能にする。 In one embodiment, the present disclosure provides compositions comprising a CCR5-interacting agent described herein that interacts with endogenous CCR5 protein for use as a pharmaceutical or for use in therapy. enable.
別の態様において、本開示は、CCR5-相互作用ペプチドまたは該ペプチドを発現可能な核酸分子を含む、筋幹細胞の増殖を刺激するための組成物の提供を可能にする。 In another aspect, the present disclosure enables the provision of compositions for stimulating proliferation of muscle stem cells comprising a CCR5-interacting peptide or a nucleic acid molecule capable of expressing said peptide.
一実施形態では、対象となる組成物は、第2の生理学的に活性な、治療剤または予防剤または再生剤と共投与される。例示的なサイトカインとしては、IGF-1、TGF-b、GDF-5、bFGF、PDGF-b3、IL-4の1つ以上が挙げられるが、それらに限定されない。 In one embodiment, the subject composition is co-administered with a second physiologically active, therapeutic or prophylactic or regenerative agent. Exemplary cytokines include, but are not limited to, one or more of IGF-1, TGF-b, GDF-5, bFGF, PDGF-b3, IL-4.
別の態様において、本開示は、筋肉再生を刺激するための医薬の製造における、または幹細胞治療における、CCR5相互作用剤の使用を提供する。 In another aspect, the disclosure provides the use of CCR5 interacting agents in the manufacture of a medicament for stimulating muscle regeneration or in stem cell therapy.
一実施形態では、本願は、筋幹細胞の増殖および筋肉の生成を誘導する薬剤の能力またはその指標を評価することを含む、本明細書に記載のCCR5-相互作用薬剤のスクリーニングアッセイを提供するものである。 In one embodiment, the present application provides screening assays for CCR5-interacting agents as described herein, comprising assessing the agent's ability or indication thereof to induce muscle stem cell proliferation and muscle generation. is.
ペプチドを用いた治療薬は、低分子化合物では操作が困難な生物学的標的に対して強力かつ選択的であることが知られているため、有用な分子といえる。直鎖状ペプチドの薬物動態特性を改善するために、修飾ペプチドの開発が行われている。 Peptide-based therapeutics are useful molecules because they are known to be potent and selective against biological targets that are difficult to manipulate with small molecules. Modified peptides have been developed to improve the pharmacokinetic properties of linear peptides.
本開示のペプチドは、アミノ酸を含む。「アミノ酸」というときは、天然に存在するアミノ酸または天然に存在しないアミノ酸が含まれる。 Peptides of the present disclosure comprise amino acids. Reference to "amino acid" includes naturally occurring or non-naturally occurring amino acids.
ペプチド化合物は、把握されるパラメータの範囲内で、部位、隣接ペプチド残基、および置換の付加によって一般的かつ慣用的に修飾可能である。ペプチドは、さらに、修飾骨格、側鎖、ペプチド結合の置換、および標準的なペプチド化学反応を用いたルーチン的な末端の修飾を含むことができる。 Peptide compounds can be modified routinely and routinely by the addition of sites, flanking peptide residues, and substitutions within the parameters recognized. Peptides can further comprise modified backbones, side chains, peptide bond replacements, and routine terminal modifications using standard peptide chemistry.
本明細書に記載のアミノ酸配列に組み込まれるアミノ酸は、L-アミノ酸、D-アミノ酸、L-β-ホモアミノ酸、D-β-ホモアミノ酸またはN-メチル化アミノ酸、糖アミノ酸、および/またはこれらの混合物であってもよい。非天然アミノ酸は、プロテアーゼによって認識されない可能性があり、したがって、半減期を変化させる可能性がある。一実施形態では、D-レトロインバージョン配列が採用される。 Amino acids incorporated into the amino acid sequences described herein may be L-amino acids, D-amino acids, L-β-homoamino acids, D-β-homoamino acids or N-methylated amino acids, sugar amino acids, and/or It may be a mixture. Unnatural amino acids may not be recognized by proteases and thus may alter half-life. In one embodiment, a D-retroinversion sequence is employed.
非天然アミノ酸には、対応する天然に存在するアミノ酸の化学的類似体が含まれる。非天然アミノ酸および誘導体の例としては、4-アミノ酪酸、6-アミノヘキサン酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ-5-フェニルペンタン酸、4-アミノ-3-ヒドロキシ-6-メチルヘプタン酸、t-ブチルグリシン、ノルロイシン、ノルバリン、フェニルグリシン、オルニチン、サルコシン、2-チエニルアラニンおよび/またはアミノ酸のD-異性体があるが、これらに限定されない。 Unnatural amino acids include chemical analogues of the corresponding naturally occurring amino acids. Examples of unnatural amino acids and derivatives include 4-aminobutyric acid, 6-aminohexanoic acid, 4-amino-3-hydroxy-5-phenylpentanoic acid, 4-amino-3-hydroxy-6-methylheptanoic acid, t -butylglycine, norleucine, norvaline, phenylglycine, ornithine, sarcosine, 2-thienylalanine and/or the D-isomer of an amino acid.
一実施形態では、ペプチドは、技術的に認識された修飾を使用して、その薬学的特性を強化するために修飾される。ペプチドは、置換されていてもよく、例えば、アラニン置換されていてもよく、または架橋可能な部位で置換されていてもよく、および/または連結されていてもよい。好適な残基であれば、ヘテロ低級アルキル、ヘテロメチル、エチル、プロピルおよびブチルから選択される追加のα-炭素置換を含んでいてもよい。トリフルオロエチルアミンのようなペプチド結合置換が、より安定で活性なペプチドミメティクスを生産するために使用される。 In one embodiment, the peptide is modified to enhance its pharmaceutical properties using art-recognized modifications. Peptides may be substituted, eg, alanine-substituted, or may be substituted with crosslinkable sites, and/or may be linked. Suitable residues may contain additional α-carbon substitutions selected from hetero-lower alkyl, heteromethyl, ethyl, propyl and butyl. Peptide bond replacements such as trifluoroethylamine are used to produce more stable and active peptidomimetics.
したがって、環状またはステープル状のペプチド、ペプトイド、ペプトマー、およびペプチドのペプチドミメティック形態が包含される。 Thus, cyclic or stapled peptides, peptoids, peptomers, and peptidomimetic forms of peptides are included.
ペプチドミメティクスおよび環状ペプチドは、エキソペプチダーゼから保護される。ペプチドの切断後、N-末端からC-末端まで環状に結合させることができる。これは、直接的に結合させるか、あるいは、特定の官能基を導入して、二元的な反応により環状化させることにより実施される。例として、Cys-Cysジスルフィドブリッジ、マクロラクタムペプチド、チオエーテルペプチド、ステープルペプチドなどを形成するリンカーなどの、側鎖の修飾が挙げられる。ペプチドの環化にはクリックバリアントが特に有効である。また、2-アミノ-d,1-ドデカン酸(Laa)をN末端にカップリングし、Asnをリポアミンに置き換えるアプローチもある。 Peptidomimetics and cyclic peptides are protected from exopeptidases. After cleavage of the peptide, it can be circularly ligated from the N-terminus to the C-terminus. This can be done by direct coupling or by introducing specific functional groups and cyclization through a binary reaction. Examples include side chain modifications such as linkers to form Cys-Cys disulfide bridges, macrolactam peptides, thioether peptides, staple peptides, and the like. Click variants are particularly effective for cyclizing peptides. Another approach is to couple 2-amino-d,1-dodecanoic acid (Laa) to the N-terminus and replace Asn with lipoamine.
複素環、N-メチル化アミン結合、メチル化α-炭素原子を有するより剛直なバックボーンを使用することで、より堅牢な構造を得ることができる。 A more rigid structure can be obtained by using a more rigid backbone with heterocycles, N-methylated amine linkages, and methylated α-carbon atoms.
ペプチドのステープリングに用いられる技術のうち、2成分二重銅触媒アジド-アルキン環化付加反応(CuAAC)ストラテジーは、ペプチドを生物活性コンフォメーションに拘束すると同時に、薬物動態特性を改善するものである。さらに、このストラテジーは、合成が容易な非天然アジドアミノ酸を使用し、ステープル、蛍光標識タグ、光スイッチングリンカーの官能化を容易にする。ステープルの独立した官能化は、ペプチドのN末端やC末端ではなく、ステープルに複合的な官能性が付加されるため、特に有用であると考えられる。さらに、このアプローチでは、1本の直鎖ペプチドで様々な官能化ステープルペプチドを生成することができ、リンカー上の様々な官能性、ひいてはペプチド全体の特性の探求を容易にすることができる。 Among the techniques used for stapling peptides, the two-component double-copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) strategy confines peptides to a bioactive conformation while improving pharmacokinetic properties. . In addition, this strategy uses synthetically facile, non-natural azide amino acids to facilitate functionalization of staples, fluorescently labeled tags, and photoswitchable linkers. Independent functionalization of the staples is believed to be particularly useful as multiple functionalities are added to the staple rather than the N- or C-terminus of the peptide. Moreover, this approach can generate different functionalized staple peptides with a single linear peptide, facilitating the exploration of different functionalities on the linker and thus the properties of the whole peptide.
アザペプチドは、1つ以上のアミノ残基がセミカルバジドで置換されたペプチド類似体である。このようにα炭素の中心が窒素に置換されることにより、アザアミノ酸残基を中心にペプチドが直線的な形状から屈曲するというコンフォメーション上の制約が生じる。得られたアザペプチドのターンコンフォメーションは、X線結晶学や分光学によって観察され、また、計算モデルに基づいても予測される。生物学的に活性なペプチド類似体では、アザ置換により活性や選択性が向上し、作用時間の延長や代謝安定性などの特性も改善されている。 Azapeptides are peptide analogues in which one or more amino acid residues have been replaced with semicarbazide. Such substitution of nitrogen at the center of the α-carbon creates a conformational constraint in which the peptide bends from a linear shape around the aza-amino acid residue. The turn conformation of the resulting azapeptide is observed by X-ray crystallography and spectroscopy, and also predicted based on computational models. In biologically active peptide analogues, aza-substitutions have increased activity and selectivity, as well as improved properties such as prolonged duration of action and metabolic stability.
半減期は、末端をアシル化またはアミド化することによっても長期化させることができる。ペプトイドは、N-アルキル化オリゴグリシン側鎖を用いて生産される。いくつかの実施形態では、ペプチドは、アセチル化、アシル化(例えば、リポペプチド)、ホルミル化、アミド化、リン酸化(Ser、Thrおよび/またはTyr上)、硫酸化またはグリコシル化されていてもよい。 Half-life can also be increased by terminal acylation or amidation. Peptoids are produced with N-alkylated oligoglycine side chains. In some embodiments, peptides may be acetylated, acylated (e.g., lipopeptides), formylated, amidated, phosphorylated (on Ser, Thr and/or Tyr), sulfated or glycosylated. good.
本明細書で使用する「大環状化試薬」または「大環状化形成試薬」という用語は、2つの反応性基の間の反応を媒介することによってペプチド模倣大環状体を調製するために使用され得る任意の試薬を指す。反応性基は、例えば、アジドおよびアルキンであり得、この場合、大環状化試薬としては、限定されないが、CuBr、CulまたはCuOTfなどの反応性Cu(I)種を提供する試薬、ならびに、Cu(CO2CH3)2、CuSO4、およびCuCl2などのCu(II)塩であって、アスコルビン酸やアスコルビン酸ナトリウムなどの還元剤の添加により活性なCu(I)試薬にin situ で変換されることができるCu(II)塩などの、Cu試薬が挙げられる。大環状化試薬は、例えば、Cp*RuCl(PPh3)2、[Cp*RuCl]などの、当技術分野で既知のRu試薬、または反応性Ru(II)種を提供し得る他のRu試薬を追加的に含んでもよい。他の実施態様では、反応性基は末端オレフィンである。かかる実施形態では、大環状化試薬または大環状形成試薬は、VIII族遷移金属カルベン触媒などの安定化した後期遷移金属カルベン錯体触媒を含むメタセシス触媒であるが、これらに限定されない。例えば、かかる触媒は、+2酸化状態、16の電子数、および5配位を有するRuおよびOs金属中心である。追加の触媒は、Grubbs et al., "Ring Closing Metathesis and Related Processes in Organic Synthesis" Acc. Chem. Res. 1995, 28,446-452、および米国特許第5,811,515号に記載されている。さらに他の態様では、反応性基はチオール基である。かかる実施形態では、大環状化試薬は、例えば、ハロゲン基のような2つのチオール反応性基で官能化されたリンカーである。 As used herein, the term "macrocyclization reagent" or "macrocyclization-forming reagent" is used to prepare peptidomimetic macrocycles by mediating a reaction between two reactive groups. refers to any reagent obtained. Reactive groups can be, for example, azides and alkynes, where macrocyclization reagents include, but are not limited to, reagents that provide reactive Cu(I) species such as CuBr, CuI or CuOTf, and Cu Cu(II) salts such as (CO2CH3)2, CuSO4, and CuCl2, which can be converted in situ to active Cu(I) reagents by the addition of reducing agents such as ascorbic acid or sodium ascorbate. Cu reagents such as Cu(II) salts are included. Macrocyclization reagents are Ru reagents known in the art, such as, for example, Cp*RuCl(PPh3)2, [Cp*RuCl], or other Ru reagents that can provide reactive Ru(II) species. may additionally be included. In other embodiments, the reactive group is a terminal olefin. In such embodiments, the macrocyclization or macrocyclization reagent is a metathesis catalyst including, but not limited to, stabilized late transition metal carbene complex catalysts such as Group VIII transition metal carbene catalysts. For example, such catalysts are Ru and Os metal centers with a +2 oxidation state, an electron count of 16, and pentacoordination. Additional catalysts are described in Grubbs et al., "Ring Closing Metathesis and Related Processes in Organic Synthesis" Acc. Chem. Res. 1995, 28,446-452, and US Pat. No. 5,811,515. In yet another aspect, the reactive group is a thiol group. In such embodiments, the macrocyclization reagent is a linker functionalized with two thiol-reactive groups, such as, for example, halogen groups.
一実施形態では、ペプチド模倣大環状体は、対応する非大環状ポリペプチドと比較して、構造安定性の増加、標的に対する親和性の増加、タンパク質分解に対する抵抗性の増加等の、改善された生物学的特性を示す。別の実施形態では、ペプチド模倣大環状体は、対応する非大環状ポリペプチドと比較して、水溶液中で1つ以上のαヘリックスを含み、および/またはαヘリシティの増加した程度を示す。 In one embodiment, the peptidomimetic macrocycle has improved structural stability, increased affinity for a target, increased resistance to proteolysis, etc., compared to a corresponding non-macrocyclic polypeptide. Exhibits biological properties. In another embodiment, the peptidomimetic macrocycle comprises one or more alpha helices and/or exhibits an increased degree of alpha helicity in aqueous solution compared to a corresponding non-macrocyclic polypeptide.
例えば、ペプチドの配列を分析し、本発明のアジド含有アミノ酸アナログおよびアルキン含有アミノ酸アナログを適切な位置に置換することが可能である。適切な位置は、二次構造のどの分子表面(複数可)が生物学的活性に必要であり、したがって、本発明の大環状形成リンカーが生物学的活性に必要な表面(複数可)を立体的にブロックせずに他の表面を横切って大環状構造を形成できるかを確認することによって決定される。かかる決定は、活性に重要な残基(および表面)を可視化するための、二次構造と天然の結合パートナーとの複合体のX線結晶構造解析などの方法によって、活性に重要な残基(および表面)を機能的に特定するための、二次構造中の残基の連続的な変異導入によって、あるいは他の方法によって、行われる。かかる決定により、適切なアミノ酸は、本発明のアミノ酸類似体および大環状体形成リンカーで置換される。例えば、らせん二次構造の場合、らせんの1つの表面(例えば、らせんの軸に沿って長手方向に延び、らせんの軸に関して半径方向に45~135度の分子表面)は、生物活性のためにインビボまたはインビトロで別の生体分子と接触するのに必要である場合がある。かかる場合、大環状形成リンカーは、活性に直接必要とされない部分のらせんの表面に沿って長手方向に延びながら、らせんの2つの炭素を連結するよう設計される。 For example, it is possible to analyze the sequence of a peptide and substitute the azide- and alkyne-containing amino acid analogs of the invention at appropriate positions. Appropriate positions are selected for which molecular surface(s) of secondary structure are required for biological activity, and thus the macrocyclization linker of the present invention sterically aligns the surface(s) required for biological activity. This is determined by confirming that macrocyclic structures can be formed across other surfaces without blocking. Such determinations may be made by methods such as X-ray crystallography of complexes of secondary structure and natural binding partners to visualize residues (and surfaces) important for activity ( and surface), by sequential mutagenesis of residues in the secondary structure, or by other methods. Upon such determination, appropriate amino acids are substituted with the amino acid analogs and macrocycle-forming linkers of the invention. For example, in the case of a helical secondary structure, one surface of the helix (eg, the molecular surface extending longitudinally along the axis of the helix and radially 45-135 degrees with respect to the axis of the helix) is critical for biological activity. It may be necessary to contact another biomolecule in vivo or in vitro. In such cases, the macrocycle-forming linker is designed to connect two carbons of the helix while extending longitudinally along the surface of the helix in portions not directly required for activity.
ペプチド模倣大環状体は、水溶液中でらせんを構成していてもよい。例えば、ペプチド模倣大環状体は、対応する非大環状ポリペプチドと比較して、水溶液中で増加したらせん構造を示してもよい。いくつかの実施形態では、ペプチド模倣大環状体は、対応する非大環状ポリペプチドと比較して、高い熱安定性を示す。他の実施形態では、ペプチド模倣大環状体は、対応する非大環状ポリペプチドと比較して、高い生物学的活性を示す。さらに他の実施形態では、ペプチド模倣大環状体は、対応する非大環状ポリペプチドと比較して、タンパク質分解に対する高い耐性を示す。さらに他の実施形態では、ペプチド模倣大環状体は、対応する非大環状ポリペプチドと比較して高い、生細胞に浸透する能力を示す。 The peptidomimetic macrocycle may be helical in aqueous solution. For example, a peptidomimetic macrocycle may exhibit increased helical conformation in aqueous solution compared to a corresponding non-macrocyclic polypeptide. In some embodiments, peptidomimetic macrocycles exhibit increased thermal stability compared to corresponding non-macrocyclic polypeptides. In other embodiments, peptidomimetic macrocycles exhibit enhanced biological activity compared to corresponding non-macrocyclic polypeptides. In still other embodiments, peptidomimetic macrocycles exhibit increased resistance to proteolysis compared to corresponding non-macrocyclic polypeptides. In still other embodiments, the peptidomimetic macrocycle exhibits an enhanced ability to penetrate living cells compared to the corresponding non-macrocyclic polypeptide.
「アミノ酸アナログ」という用語は、天然に存在するアミノ酸に構造的に類似し、ペプチド模倣大環状体の形成においてアミノ酸を置換し得る分子を指す。アミノ酸アナログとしては、限定されないが、アミノ基とカルボキシル基の間に1つ以上の追加のメチレン基を含む化合物、またはアミノ基もしくはカルボキシ基を同様の反応性基で置換すること以外(例えば、第1級アミンを第2級または第3級アミンで置換、またはカルボキシ基をエステルで置換)は、本明細書で定義されるアミノ酸と構造的に同様の化合物が挙げられる。 The term "amino acid analog" refers to molecules that are structurally similar to naturally occurring amino acids and that can substitute for the amino acids in forming peptidomimetic macrocycles. Amino acid analogs include, but are not limited to, compounds containing one or more additional methylene groups between the amino and carboxyl groups, or other than replacing the amino or carboxyl groups with similar reactive groups (e.g., Substitution of a primary amine with a secondary or tertiary amine, or substitution of a carboxy group with an ester) includes compounds that are structurally similar to the amino acids defined herein.
ペプチドは、N末端のアセチル、ホルミル、ミリストイル、パルミトイル、カルボキシル、2-フロシル、またはC末端のヒドロキシル、アミド、エステルまたはチオエステル基を含んでいてもよい。一実施形態では、ペプチドは、N末端でアセチル化され、C末端でアミド化される。一実施形態では、例えばDOTA、DPTAなどのキレート剤が導入される。ペプチドは、例えば、ペグ(peg)化、リピデーション、XTEN基化(XTENylation)、パシル化、およびインビボもしくはインビトロでのペプチドの半減期を延長する他のアプローチによって修飾され得る。一実施形態では、ペグ化は、ペプチドの溶解性およびバイオアベイラビリティを増加させるために使用される。様々な形態のpegが当技術分野で知られており、HiPeg、分岐およびフォークPeg、放出可能Peg、末端基NHSエステル、マレイミド、ビニルスルホン、ピリジルジスルフィド、アミンおよびカルボン酸を有する異種機能性Pegが挙げられる。治療用ペグ化ペプチドの例としては、Amgen社製のpegfilagrastin(Neulasta)などがある。 The peptide may contain an N-terminal acetyl, formyl, myristoyl, palmitoyl, carboxyl, 2-furosyl, or C-terminal hydroxyl, amide, ester or thioester group. In one embodiment, the peptide is acetylated at the N-terminus and amidated at the C-terminus. In one embodiment, a chelating agent such as DOTA, DPTA is introduced. Peptides can be modified by, for example, pegylation, lipidation, XTENylation, pasylation, and other approaches that extend the half-life of the peptide in vivo or in vitro. In one embodiment, pegylation is used to increase peptide solubility and bioavailability. Various forms of pegs are known in the art, including HiPegs, branched and forked Pegs, releasable Pegs, heterofunctional Pegs with terminal group NHS esters, maleimides, vinyl sulfones, pyridyl disulfides, amines and carboxylic acids. mentioned. Examples of therapeutic pegylated peptides include pegfilagrastin (Neulasta) from Amgen.
リンカーまたはスペーサーは、アミノ酸または核酸、あるいは当該技術分野で既知の他の原子構造であってよく、典型的には2~10個のアミノ酸またはヌクレオチドの長さである。スペーサーは、ナノ粒子、抗体断片、リポソーム、細胞貫通および/または細胞内デリバリー部分を含むものなど、本明細書に記載のCCR5-相互作用構築物の正しい配向を可能にするのに十分に柔軟であるべきである。スペーサーの一つの形態は、構築物が細胞ターゲティングのための抗原結合部分を含んでいるときに使用するのに適する、IgG由来のヒンジ領域である。 A linker or spacer may be an amino acid or nucleic acid, or other atomic structure known in the art, and is typically 2-10 amino acids or nucleotides in length. The spacer is sufficiently flexible to allow correct orientation of the CCR5-interacting constructs described herein, such as nanoparticles, antibody fragments, liposomes, those containing cell-penetrating and/or intracellular delivery moieties. should. One form of spacer is an IgG-derived hinge region, suitable for use when the construct contains an antigen-binding portion for cell targeting.
抗原結合分子としては、例えば、細胞外受容体、抗体または抗体断片(ScFvのような分子を含む)などが挙げられる。N末端にはシグナルペプチドが存在してもよい。2つ以上のエピトープに選択的に結合することができる二特異性抗体は、当技術分野で知られており、例えば筋環境または他の基質に結合するために、本発明のCCR5相互作用剤に使用することができる。 Antigen-binding molecules include, for example, extracellular receptors, antibodies or antibody fragments (including molecules such as ScFv), and the like. A signal peptide may be present at the N-terminus. Bispecific antibodies capable of selectively binding to more than one epitope are known in the art and can be used to bind to the CCR5 interacting agents of the invention, for example to bind to the muscle environment or other substrates. can be used.
一実施形態では、ペプチドは、デリバリー剤と、コンジュゲートまたは他の方法で結合(共有結合または非共有結合)している。一実施形態では、デリバリー剤は、組織、標的細胞または細胞集団にペプチドをデリバリーする。 In one embodiment, the peptide is conjugated or otherwise attached (covalently or non-covalently) to a delivery agent. In one embodiment, the delivery agent delivers the peptide to a tissue, target cell or cell population.
CCR5相互作用剤の誘導体には、本明細書に記載される構造またはオルソログを含む、その生物学的に活性な断片が含まれる。CCR5アゴニスト効果を有する最小限のペプチドを同定するために、保存的モチーフの周りの系統的な短縮またはアラニンスキャンもしくはモデリングをルーチン的に実施することができる。 Derivatives of CCR5 interacting agents include biologically active fragments thereof, including the structures or orthologs described herein. Systematic truncation or alanine scanning or modeling around conserved motifs can be routinely performed to identify minimal peptides with CCR5 agonistic effects.
誘導体にはまた、最適アライメント後の比較ウインドウにわたる、所定のパーセントのアミノ酸またはポリヌクレオチド配列同一性を有する分子が含まれる。一実施形態では、パーセント同一性は、80~99の間の任意の数を含む、少なくとも80%~99%である。 Derivatives also include molecules that have a predetermined percent amino acid or polynucleotide sequence identity over a comparison window after optimal alignment. In one embodiment, the percent identity is at least 80%-99%, including any number between 80-99.
ペプチドまたは薬剤の生物学的活性のための適切なアッセイは、当業者に知られており、本明細書に記載されている。 Suitable assays for peptide or drug biological activity are known to those of skill in the art and are described herein.
いくつかの実施形態では、ペプチド活性のマーカーには、衛星細胞シグナル伝達(例えば、MAPK)、幹細胞および筋芽細胞の増殖および分化のアップレギュレーションが含まれる。 In some embodiments, markers of peptide activity include upregulation of satellite cell signaling (eg, MAPK), stem cell and myoblast proliferation and differentiation.
一実施形態では、CCR5-相互作用物質は、天然に存在するアミノ酸残基ではない部分で修飾される。この部分は、検出可能な標識、本明細書に記載されるような天然に存在しないアミノ酸、反応性基、脂肪酸、コレステロール、脂質、生物活性炭水化物、ナノ粒子、低分子薬剤、およびポリヌクレオチドからなる群から選択され得る。ある特定の実施形態では、この部分は、検出可能なタグ標識である。一例では、検出可能な標識は、フルオロフォア、フルオロジェニック基質、ルミノジェニック基質、およびビオチンからなる群から選択される。技術的に認識されているタグまたはラベルは、親和性剤を含み、検出のための部分は、蛍光および発光化合物、金属、染料を含む。他の有用な部分としては、アフィニティタグ、ビオチン、レクチン、キレート剤、ランタノイド、蛍光色素、FRETアクセプター/ドナーが挙げられる。 In one embodiment, the CCR5-interacting agent is modified at non-naturally occurring amino acid residues. The portion consists of detectable labels, non-naturally occurring amino acids as described herein, reactive groups, fatty acids, cholesterol, lipids, bioactive carbohydrates, nanoparticles, small molecule drugs, and polynucleotides. can be selected from the group. In certain embodiments, this moiety is a detectable tag label. In one example, the detectable label is selected from the group consisting of fluorophores, fluorogenic substrates, luminogenic substrates, and biotin. Art-recognized tags or labels include affinity agents and moieties for detection include fluorescent and luminescent compounds, metals, dyes. Other useful moieties include affinity tags, biotin, lectins, chelators, lanthanides, fluorochromes, FRET acceptors/donors.
一実施形態では、検出可能な標識を含んでいてもよいCCR5-相互作用剤は、CCR5剤の保存残基が例えばアラニンで置換されている該剤の修飾対照バージョンをキット中に伴う。これらの薬剤を含むキットは販売されており、スクリーニング目的または治療目的で使用することができる。 In one embodiment, the CCR5-interacting agent, which may include a detectable label, accompanies in the kit a modified control version of the agent in which conserved residues of the CCR5 agent are replaced with, for example, alanine. Kits containing these agents are commercially available and can be used for screening or therapeutic purposes.
このタイプのペプチドは、例えば、Sambrookら、MOLECULAR CLONING.A LABORATORY MANUAL(Cold Spring Harbour Press, 1989)、特に第16および17章、Ausubelら、CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY(John Wiley&Sons, Inc. 1994-1998)、特に第10および16章、ならびにColiganら、CURRENT PROTOCOLS IN PROTEIN SCIENCE(John Wiley & Sons, Inc. 1995-1997)、特に第1、5および6章、に記載のように、遺伝子組み換え核酸技術を適用して得ることができる。
Peptides of this type are described, for example, in Sambrook et al., MOLECULAR CLONING. A LABORATORY MANUAL (Cold Spring Harbour Press, 1989), especially
あるいは、このタイプのペプチドは、従来の液相合成、または近年進歩を見せている固相合成の技術を使用して合成することができる。例えば、AthertonおよびSheppardがSOLID PHASE PEPTIDE SYNTHESIS:A PRACTICAL APPROACH(IRL Press at Oxford University, Oxford, England, 1989、特に第9章参照)、またはRobergeら(1995 Science 269:202)などに記載されるような、溶液中合成または固相合成が最初に挙げられる。 Alternatively, peptides of this type can be synthesized using conventional liquid-phase synthesis, or the recently developed technique of solid-phase synthesis. For example, as described by Atherton and Sheppard in SOLID PHASE PEPTIDE SYNTHESIS: A PRACTICAL APPROACH (IRL Press at Oxford University, Oxford, England, 1989, see especially chapter 9), or by Roberge et al. (1995 Science 269:202). In-solution or solid-phase synthesis is mentioned first.
これまでアザペプチドの合成は、ヒドラジン官能基を選択的に付加するための面倒な溶液相合成経路によって妨げられてきた。近年、サブモノマー合成法により、共通のセミカルバゾン中間体上に多様な側鎖を付加することが可能となり、溶液および固相化学反応によりアザペプチドライブラリーを構築する手段が提供された。サブモノマーストラテジーにより、セミカルバゾンの導入、脱プロトン化、N-アルキル化、直交脱保護を行い、アザ残基をペプチド鎖に導入する。得られたセミカルバジドをアミノアシル化し、伸長することにより、目的のアザペプチドが得られる。さらに、セミカルバゾン残基の直交化学反応(マイケル付加、N-アリール化など)を利用した化学変換が数多く行われている。また、アザグリシン残基の酸化により、脂環式反応(Diels-AlderおよびAlder-ene化学など)で反応するアゾペプチドが得られている。このようなアザグリシン残基の変換の大部分は、Lubell研究室によって開発され、がんや加齢黄斑変性症などの疾患の治療に有望な生物活性を持つリガンドの合成において、かかる化学反応が応用されてきた。成長ホルモン放出ペプチド-6(His-d-Trp-Ala-Trp-d-Phe-Lys-NH2、GHRP-6)のアザペプチド類似体は、例えば、分化クラスター36(CD36)受容体のリガンドとして探求され、加齢黄斑変性などの血管形成関連疾患や動脈硬化の治療薬の開発に対して有望な可能性を示している。また、アザペプチドは、癌細胞において有望なアポトーシス誘導活性を示す、構造的に拘束された第2のミトコンドリア由来のカスパーゼ活性化物質(Smac)模倣物質の作製にも使用されている。環状アザペプチド誘導体の合成を利用してアザスキャンを行い、ヒト腫瘍の転移や腫瘍による血管新生に対して効力を示す抗がん剤cilengitide、cyclo[RGDf-N(Me)V]、その親化合物のcyclo(RGDfV)のコンフォメーション-活性の相関が研究されている。アザペプチドの合成および応用にかかる発明は、Acc Chem Res. 2017 Jul 18; 50 (7): 1541-1556に記載されている。
So far, the synthesis of azapeptides has been hampered by cumbersome solution-phase synthetic routes for selective addition of hydrazine functional groups. Recently, submonomer synthetic methods have enabled the addition of diverse side chains onto a common semicarbazone intermediate, providing the means to construct azapeptide libraries by solution and solid-phase chemistry. The submonomer strategy introduces semicarbazone, deprotonation, N-alkylation, orthogonal deprotection to introduce aza residues into the peptide chain. The desired azapeptide is obtained by aminoacylating and elongating the resulting semicarbazide. In addition, many chemical transformations have been carried out using orthogonal chemical reactions (Michael addition, N-arylation, etc.) of semicarbazone residues. Also, oxidation of azaglycine residues has yielded azopeptides that react in alicyclic reactions (such as Diels-Alder and Alder-ene chemistry). Most of these transformations of azaglycine residues were developed by the Lubell laboratory, and such chemistries have found application in the synthesis of ligands with biological activity that show promise in the treatment of diseases such as cancer and age-related macular degeneration. It has been. Azapeptide analogues of growth hormone-releasing peptide-6 (His-d-Trp-Ala-Trp-d-Phe-Lys-NH2, GHRP-6), for example, are explored as ligands for cluster of differentiation 36 (CD36) receptors. It has shown promising potential for the development of therapeutic agents for angiogenesis-related diseases such as age-related macular degeneration and arteriosclerosis. Azapeptides have also been used to generate structurally constrained second mitochondrial-derived caspase activator (Smac) mimetics that show promising apoptosis-inducing activity in cancer cells. Anticancer agents cilengitide, cyclo[RGDf-N(Me)V], and their parent compounds, which show efficacy against metastasis of human tumors and angiogenesis caused by tumors by performing azascan using the synthesis of cyclic azapeptide derivatives cyclo(RGDfV) conformation-activity correlation has been studied. An invention relating to the synthesis and application of azapeptides is described in Acc Chem Res. 2017
あるいは、ペプチドは、アダプターポリペプチドをエンドLys-C、エンドArg-C、エンドGlu-CおよびスタフィロコッカスV8-プロテアーゼなどのプロテアーゼで消化することにより生産することができる。消化された断片は、例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)技術によって精製することができる。ペプチドおよびペプチド類似体の薬力学パラメータを最適化するために取り得る手段は、Werle M.et al (2006)Strategies to improve plasma half-life time of peptide and protein drugs amino Acids 30(4):351-367、およびDi L(2014)Strategic approaches to optimising peptide ADME properties AAPS J 1-10によって説明されるとおりである。 Alternatively, peptides can be produced by digesting the adapter polypeptide with proteases such as EndoLys-C, EndoArg-C, EndoGlu-C and Staphylococcus V8-protease. Digested fragments can be purified, for example, by high performance liquid chromatography (HPLC) techniques. A possible approach to optimizing the pharmacodynamic parameters of peptides and peptide analogues is Werle M. et al (2006) Strategies to improve plasma half-life time of peptide and protein drugs amino Acids 30(4):351- 367, and Di L (2014) Strategic approaches to optimizing peptide ADME properties AAPS J 1-10.
CCR5相互作用ペプチドは、例えばナノ粒子、リポソーム、ミセルまたは当技術分野で知られるような、例えばPEGを介して安定化され得る。リポソームを形成する方法は、その内容を参照により本明細書に組み込む、Prescott, Ed. Methods in Cell Biology, Volume XIV, Academic Press, New York, N.Y. (1976), p.33 et seq.,に記載されている。ポリマーナノ粒子は、理想的には、毒性がなく、ナノ粒子に物理的に吸着されない界面活性剤を使用する。一態様では、生分解性界面活性剤が使用される。例えば、生分解性の、ポリ(エチレングリコール)(PEG)イレーテッドN-(2-ヒドロキシプロピル)メタクリルアミド(HPMA)ベースのサーフマーを合成し、親油性NPを安定化するために使用される。特に、NPコアは、HPMA二重結合で官能化されたポリ乳酸(PLA)鎖からなるマクロモノマーから形成される。ナノ粒子形成ポリマー鎖は、生体適合性で水溶性の均一なポリ(HPMA)骨格と、ポリマーの完全な分解性を保証する加水分解性PEGおよびPLAペンダントによって構成される。合成された界面活性剤の安定性は、エマルションフリーのラジカル重合、および溶液フリーのラジカル重合の両方、それに続く得られた両親媒性共重合体のフラッシュナノ沈殿、において研究されている。 CCR5-interacting peptides can be stabilized, eg, via nanoparticles, liposomes, micelles, or as known in the art, eg, PEG. Methods of forming liposomes are described in Prescott, Ed. Methods in Cell Biology, Volume XIV, Academic Press, New York, N.Y. (1976), p.33 et seq., the contents of which are incorporated herein by reference. It is Polymer nanoparticles ideally use surfactants that are non-toxic and not physically adsorbed to the nanoparticles. In one aspect, biodegradable surfactants are used. For example, biodegradable, poly(ethylene glycol) (PEG)ylated N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide (HPMA)-based surfmers are synthesized and used to stabilize lipophilic NPs. In particular, the NP core is formed from macromonomers consisting of polylactic acid (PLA) chains functionalized with HPMA double bonds. The nanoparticle-forming polymer chains are composed of a biocompatible, water-soluble homogeneous poly(HPMA) backbone and hydrolyzable PEG and PLA pendants that ensure complete degradability of the polymer. The stability of synthesized surfactants has been investigated in both emulsion-free and solution-free radical polymerizations followed by flash nanoprecipitation of the resulting amphiphilic copolymers.
他の安定化または異種部分としては、NMEG、ECM結合、シンデカン結合アルブミン、アルブミン結合タンパク質、免疫グロブリンFcドメインなどがある。 Other stabilizing or heterologous moieties include NMEG, ECM binding, syndecan binding albumin, albumin binding proteins, immunoglobulin Fc domains, and the like.
従来のFc融合タンパク質および抗体は、非誘導相互作用対の例であるが、様々な抗体工学的Fcドメインが、Spiess et al. (2015) Molecular Immunology 67 (2A): 95-106によって記載されるように、非対称相互作用対として設計されている。Fcコンジュゲートは、IgG(IgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4)、IgA(IgA1またはIgA2)、IgE、またはIgM免疫グロブリンのFcドメインに由来するアミノ酸配列を含み得る。かかる免疫グロブリンドメインは、宿主細胞内でヘテロまたはホモ二量体または多量体アミロイド形成を促進する1つ以上のアミノ酸修飾(例えば、欠失、付加、および/または置換)を含み得る。 Conventional Fc-fusion proteins and antibodies are examples of non-induced interaction pairs, but various antibody-engineered Fc domains are described by Spiess et al. (2015) Molecular Immunology 67 (2A): 95-106 is designed as an asymmetric interaction pair. An Fc conjugate can comprise an amino acid sequence derived from the Fc domain of an IgG (IgG1, IgG2, IgG3, or IgG4), IgA (IgA1 or IgA2), IgE, or IgM immunoglobulin. Such immunoglobulin domains may contain one or more amino acid modifications (eg, deletions, additions, and/or substitutions) that promote hetero- or homo-dimeric or multimeric amyloid formation within a host cell.
いくつかの実施形態では、CCR5相互作用剤を含むナノ粒子は、当技術分野で知られる組織型特異的な結合剤、抗体またはその断片のコンジュゲーションによってさらに修飾され得る。 In some embodiments, nanoparticles comprising CCR5-interacting agents can be further modified by conjugation of tissue-type specific binding agents, antibodies or fragments thereof known in the art.
他の適切な結合剤も、当技術分野で知られており、アフィマー、アプタマー、または適切なリガンド(受容体)もしくはその部分などの抗原結合構築物が含まれる。 Other suitable binding agents are known in the art and include antigen binding constructs such as affimers, aptamers or suitable ligands (receptors) or portions thereof.
モノクローナル抗体などの抗体、またはその誘導体もしくはアナログに、限定されないが、以下のものが含まれる:Fv断片、一本鎖Fv(scFv)断片、Fab’断片、F(ab’)2断片、ヒト化抗体および抗体断片、ラクダ化抗体および抗体断片、ならびに上記の多価バージョン。多価の結合試薬もまた、適宜使用することができ、限定されないが、単一特異性または二重特異性抗体、例えば、ジスルフィド安定化Fv断片、scFvタンデム(scFv)断片、ダイアボディ、トリボディまたはテトラボディであって、典型的には、共有結合または他の安定化(すなわちロイシンジッパーまたはヘリックス安定化)形態のscFv断片が挙げられる。 Antibodies, such as monoclonal antibodies, or derivatives or analogs thereof, include, but are not limited to: Fv fragments, single-chain Fv (scFv) fragments, Fab′ fragments, F(ab′)2 fragments, humanized Antibodies and antibody fragments, camelized antibodies and antibody fragments, and multivalent versions of the above. Multivalent binding reagents can also be used as appropriate, including but not limited to monospecific or bispecific antibodies such as disulfide stabilized Fv fragments, scFv tandem (scFv) fragments, diabodies, tribodies or ScFv fragments that are tetrabodies, typically in covalent or other stabilized (ie leucine zipper or helix stabilized) form.
本明細書で使用する「抗体断片」という用語には、全長抗体によって認識されるエピトープに結合する能力を保持する抗体の任意の部分が含まれる。抗体断片の例としては、Fab、Fab’およびF(ab’)2、Fd、単鎖Fv(scFv)、ジスルフィド結合Fv(dsFv)、ならびにVLまたはVHのいずれかの領域を含む断片があるが、それらに限定されない。抗体の抗原結合断片は、可変領域(複数可)単独、またはヒンジ領域の一部、CH1、CH2、CH3、もしくはそれらの組み合わせから構成され得る。好ましくは、抗体断片は、抗体全体の6つのCDRすべてを含むが、6つのCDRすべてよりも少ない数を含む断片も機能的であり得る。 As used herein, the term "antibody fragment" includes any portion of an antibody that retains the ability to bind to the epitope recognized by the full-length antibody. Examples of antibody fragments include Fab, Fab' and F(ab') 2 , Fd, single-chain Fv (scFv), disulfide-bonded Fv (dsFv), and fragments comprising either the VL or VH region. , but not limited to them. An antigen-binding fragment of an antibody can consist of the variable region(s) alone, or part of the hinge region, CH1, CH2, CH3, or combinations thereof. Preferably, the antibody fragment contains all six CDRs of the whole antibody, although fragments containing fewer than all six CDRs may also be functional.
「単鎖FV」(scFv)とは、抗体の重鎖可変領域(VH)と軽鎖可変領域(VL)を単一のポリペプチドで連結した抗原結合断片であるが、抗体の定常ドメインの一部または全部が欠落しているものである。VHとVLの間の結合は、VLとVH領域の適切な三次元フォールディングを保証するために選択された短い柔軟なペプチドによってなされ、scFvが由来する全抗体の標的分子の結合特異性が維持されている。scFvは、抗体の一部または全部の定常ドメインを欠く。 A “single-chain FV” (scFv) is an antigen-binding fragment in which the heavy chain variable region (VH) and light chain variable region (VL) of an antibody are linked by a single polypeptide. missing part or all. The binding between the VH and VL is made by short flexible peptides chosen to ensure proper three-dimensional folding of the VL and VH regions, while maintaining the binding specificity of the target molecule of the whole antibody from which the scFv was derived. ing. scFv lack some or all of the constant domains of antibodies.
受容体特異的結合剤を作製する方法は、一般に、特に天然リガンドに基づくが、抗体およびその誘導体ならびにアナログおよびアプタマーを含めて、当該技術分野において既知である。ポリクローナル抗体は、動物の免疫によって産生させることができる。モノクローナル抗体は、標準的な(ハイブリドーマ)技術に従って調製することができる。ヒト化抗体を含む抗体誘導体およびアナログは、モノクローナル抗体をコードするDNAからDNA断片を単離し、標準的な方法に従って適切なV領域を適切な発現ベクターにサブクローニングすることにより組み換え的に調製することができる。ファージディスプレイやアプタマー技術は文献に記載されており、非常に親和性の高い低交差反応性の標的特異的結合試薬のインビトロクローナル増幅を可能にする。ファージディスプレイ試薬およびシステムは市販されており、Amersham Pharmacia Biotech,Inc.(ニュージャージー州ピスカタウェイ)から市販されているRecombinant Phage Antibody System(RPAS)、MoBiTec,LLC(フロリダ州マルコアイランド)から市販されているpSKAN Phagemid Display Systemなどが挙げられる。アプタマー技術は、例えば、米国特許第5,270,163号、第5,475,096号、第5,840,867号および第6,544,776号に記載されており、限定されない。 Methods for making receptor-specific binding agents are generally known in the art, including antibodies and their derivatives as well as analogs and aptamers, especially based on natural ligands. Polyclonal antibodies can be produced by immunization of animals. Monoclonal antibodies can be prepared according to standard (hybridoma) techniques. Antibody derivatives and analogs, including humanized antibodies, can be prepared recombinantly by isolating DNA fragments from the DNA encoding the monoclonal antibody and subcloning the appropriate V regions into an appropriate expression vector according to standard methods. can. Phage display and aptamer technologies have been described in the literature and allow in vitro clonal amplification of very high affinity, low cross-reactivity, target-specific binding reagents. Phage display reagents and systems are commercially available from Amersham Pharmacia Biotech, Inc.; pSKAN Phagemid Display System available from MoBiTec, LLC (Marco Island, FL), and the like. Aptamer technology is described, for example and without limitation, in US Pat. Nos. 5,270,163, 5,475,096, 5,840,867 and 6,544,776.
適宜、1つ以上の修飾アミノ酸残基は、グリコシル化アミノ酸、PEG化アミノ酸、ファルネシル化アミノ酸、アセチル化アミノ酸、ビオチン化アミノ酸、および脂質部分に結合したアミノ酸、ならびに有機誘導体化剤に結合したアミノ酸、からなる群から選択される。CCR5相互作用ペプチドは、少なくとも1つのN-結合型糖を含んでいてもよく、2つ、3つまたはそれ以上のN-結合型糖を含んでいてもよい。ペプチドはまた、O-結合型糖を含んでいてもよい。CCR5相互作用ペプチドまたは薬剤は、患者の使用に適した方法でタンパク質をグリコシル化する様々な細胞株で生産され得、これには、改変された昆虫または酵母細胞、およびCOS細胞、CHO細胞、HEK細胞、NSO細胞などの哺乳類細胞などが挙げられる。いくつかの実施形態では、CCR5ペプチドはグリコシル化され、チャイニーズハムスター卵巣細胞株から得られるグリコシル化パターンを有する。ほとんどの実施形態では、CCR5相互作用剤は、当該技術分野において既知の技術を用いて合成され、構成部分が付加される。 Optionally, the one or more modified amino acid residues are glycosylated amino acids, PEGylated amino acids, farnesylated amino acids, acetylated amino acids, biotinylated amino acids, amino acids attached to lipid moieties, and amino acids attached to organic derivatizing agents; selected from the group consisting of A CCR5-interacting peptide may contain at least one N-linked sugar, and may contain two, three or more N-linked sugars. Peptides may also include O-linked sugars. CCR5-interacting peptides or agents can be produced in a variety of cell lines that glycosylate the protein in a manner suitable for patient use, including modified insect or yeast cells, and COS, CHO, HEK cells. cells, mammalian cells such as NSO cells, and the like. In some embodiments, the CCR5 peptide is glycosylated and has a glycosylation pattern obtained from a Chinese Hamster Ovary cell line. In most embodiments, the CCR5 interacting agent is synthesized and moieties added using techniques known in the art.
いくつかの実施形態では、本発明のCCR5相互作用剤は、哺乳動物(例えば、マウスまたはヒト)において、約0.5、1、2、3、4、6、12、24、36、48、または72時間の半減期を有する。あるいは、それらは、コンジュゲートおよび担体の特徴ならびに投与様式に依存して、哺乳動物(例えば、マウスまたはヒト)において、約0.5、1、2、3、4、5、6、8、10、12、14、20、25、または30日の半減期を示し得る。いくつかの実施形態では、ペプチドは、筋肉組織における保持を最大化し、全身循環を回避または最小化するよう修飾される。薬剤は、ゲル、発泡体、接着剤、ヒドロゲル、パッチ、およびフィルムなどの、当該技術分野で公知の保持強化組成物の範囲で投与され得る。 In some embodiments, the CCR5-interacting agents of the present invention are about 0.5, 1, 2, 3, 4, 6, 12, 24, 36, 48, in mammals (e.g., mice or humans) or has a half-life of 72 hours. Alternatively, they are about 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 in mammals (e.g. mice or humans) depending on the characteristics of the conjugate and carrier and the mode of administration. , 12, 14, 20, 25, or 30 days. In some embodiments, peptides are modified to maximize retention in muscle tissue and avoid or minimize systemic circulation. Agents can be administered in a range of retention enhancing compositions known in the art, such as gels, foams, adhesives, hydrogels, patches, and films.
ペプチドのサイズは、その流体力学的半径と腎臓クリアランスを変化させるための修飾を受け得る。PEG化およびリンカーによる脂質化は、クリアランスを減少させ、プロテアーゼから保護することによって、薬剤の血清半減期を増加させる、確立された修飾である。第2世代のPEG化プロセスでは、分岐構造の使用と、PEG付着のための代替化学物質が導入されている。特に、マレイミドやヨードアセトアミドなどのシステイン反応性基を持つPEGは、ペプチド内の単一残基へのPEG化を可能にし、最終生成物の不均質性を減少させることができる。さらに、PEGの機能的アナログである生分解性親水性アミノ酸ポリマーが、XTEN(米国特許出願第2019/0083577号参照)および均質かつ容易に生産されるPASを含めて、開発されている。ConXによって開発されたような抗体とペプチドの化学的結合は、従来の方法の欠点の多くを克服することを約束する、ハイブリッドペプチド半減期延長方法を広範囲に説明するものである。 Peptide size can be modified to alter its hydrodynamic radius and renal clearance. PEGylation and linker lipidation are well-established modifications that increase the serum half-life of drugs by decreasing clearance and protecting against proteases. Second generation PEGylation processes introduce the use of branched structures and alternative chemistries for PEG attachment. In particular, PEG with a cysteine-reactive group such as maleimide or iodoacetamide can allow PEGylation to a single residue within the peptide, reducing heterogeneity of the final product. Additionally, biodegradable hydrophilic amino acid polymers that are functional analogs of PEG have been developed, including XTEN (see US Patent Application No. 2019/0083577) and PAS, which is homogeneous and readily produced. Chemical conjugation of antibodies and peptides, such as that developed by ConX, is a broad description of a hybrid peptide half-life extension method that promises to overcome many of the shortcomings of previous methods.
経口用および注射液中可溶化用の賦形剤としては、水溶性有機溶媒(ポリエチレングリコール300、ポリエチレングリコール400、エタノール、プロピレングリコール、グリセリン、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド)、ノニオン界面活性剤(Cremophor EL、Cremophor RH 40、Cremophor RH 60、d-α-トコフェロールポリエチレングリコール1000スクシネート、ポリソルベート20、ポリソルベート80、ソルトールHS15、ソルビタンモノオレート、ポロキサマー407、Labrafil M-1944CS、Labrafil M-2125CS、Labraol、Gellucire 44/14、Softigen 767およびPEG 300、400または1750のモノおよびジ脂肪酸エステル)、水不溶性脂質(ひまし油、コーン油、綿実油、オリーブ油、ピーナッツ油、ペパーミント油、サフラワー油、ゴマ油、大豆油、水素添加植物油、水素添加大豆油、ヤシ油およびパーム種子油の中鎖トリグリセリド)、有機液体/半固体(ミツロウ、d-α-トコフェロール、オレイン酸、中鎖モノ-およびジ-鎖トリ-トリ-グリセリド、中鎖モノ・ジグリセリド)、各種シクロデキストリン(α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン、スルホブチルエーテル-β-シクロデキストリン)等、ならびにリン脂質(水素添加大豆ホスファチジルコリン、ジステアロイルホスファチジルグリセロール、L-α-ジミリストイルホスファチジルコリン、L-α-ジミリストイルホスファチジルグリセロール)が挙げられる。経口用および注射用に薬剤を可溶化する化学的手法としては、pH調整、共溶媒、複合化、マイクロエマルション、自己乳化型ドラッグ送達システム、ミセル、リポソーム、エマルションなどが挙げられる。
Excipients for oral use and solubilization in injection solutions include water-soluble organic solvents (
構築物/ベクター
レシピエント細胞からCCR5結合剤を発現させるための構築物またはベクターは、ペプチドをコードするヌクレオチド配列に作動可能に連結したプロモーターを含む1つ以上のDNA領域を含むことができる。プロモーターは、誘導性または構成的なものであり得る。適切な構成的プロモーターの例としては、例えば、即時型初期サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、伸長成長因子-la(EF-la)遺伝子プロモーター、シミアンウイルス40(SV40)初期プロモーター、マウス乳腺腫瘍ウイルス(MMTV)プロモーター、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)長鎖反復(LTR)プロモーター、MoMuLVプロモーター、鳥類白血病ウイルスプロモーター、エプスタインバーウイルス即時型プロモーター、ラウス肉腫ウイルスプロモーター、ならびにアクチンプロモーター、ミオシンプロモーター、ヘモグロビンプロモーターおよびクレアチンキナーゼプロモーターなどのヒト遺伝子プロモーターが挙げられるが、これらに限定されない。誘導性プロモーターの例としては、メタロチオニンプロモーター、グルココルチコイドプロモーター、プロゲステロンプロモーター、テトラサイクリンプロモーターなどがあるが、これらに限定されない。
Constructs/Vectors Constructs or vectors for expressing a CCR5 binding agent from recipient cells can include one or more DNA regions comprising a promoter operably linked to the nucleotide sequence encoding the peptide. Promoters can be inducible or constitutive. Examples of suitable constitutive promoters include, for example, immediate early cytomegalovirus (CMV) promoter, elongation growth factor-la (EF-la) gene promoter, simian virus 40 (SV40) early promoter, mouse mammary tumor virus ( MMTV) promoter, human immunodeficiency virus (HIV) long repeat (LTR) promoter, MoMuLV promoter, avian leukemia virus promoter, Epstein-Barr virus immediate early promoter, Rous sarcoma virus promoter, and actin promoter, myosin promoter, hemoglobin promoter and creatine Human gene promoters such as kinase promoters include, but are not limited to. Examples of inducible promoters include, but are not limited to, metallothionine promoters, glucocorticoid promoters, progesterone promoters, tetracycline promoters, and the like.
発現構築物は、プラスミド、バクテリオファージ、バキュロウイルス、哺乳類ウイルス、人工染色体など、当技術分野で知られ利用可能な広範囲なベクターを利用して、組み換えまたは合成技術を含む任意の適切な方法によって作製することができる。発現構築物は、環状または直鎖状であり得、複製および真核生物への組み込みに適するべきである。ベクターとして有用なウイルスとしては、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、ヘルペスウイルスおよびレンチウイルスが挙げられるが、これらに限定されない。哺乳動物細胞への遺伝子導入のために、多くのウイルスベースの系が開発されてきた。例えば、レトロウイルスは、遺伝子導入系のための便利なプラットフォームを提供する。選択した遺伝子をベクターに挿入し、当該技術分野で知られている技術を用いてレトロウイルス粒子にパッケージングすることができる。その後、組み換えウイルスを単離し、対象の幹細胞に送達することができる。多くのレトロウイルス系が当技術分野で知られている。 Expression constructs are made by any suitable method, including recombinant or synthetic techniques, utilizing a wide variety of vectors known and available in the art, including plasmids, bacteriophages, baculoviruses, mammalian viruses, and artificial chromosomes. be able to. Expression constructs may be circular or linear and should be suitable for replication and integration into eukaryotes. Viruses useful as vectors include, but are not limited to, retroviruses, adenoviruses, adeno-associated viruses, herpesviruses and lentiviruses. A number of virus-based systems have been developed for gene transfer into mammalian cells. For example, retroviruses provide a convenient platform for gene transfer systems. A gene of choice can be inserted into a vector and packaged into retroviral particles using techniques known in the art. The recombinant virus can then be isolated and delivered to the subject's stem cells. Many retroviral systems are known in the art.
本発明の特定の実施形態では、ペプチドがそのペプチドをコードする核酸として提供される場合、その核酸は、適切な核酸発現ベクターの一部として構築され、それが細胞内に存在するよう投与する(例えば、レトロウイルスベクターの使用、直接注入、微粒子衝突の使用、脂質または細胞表面受容体またはトランスフェクション剤によるコーティング、またはホメオボックス様ペプチドまたは他の細胞内標的部位との連結による投与する)ことによって、インビボで投与されたときに、そのコードされたタンパク質の発現が促進される。あるいは、核酸を細胞内に導入し、宿主細胞のDNA内に組み込ませて発現させることも可能である。 In certain embodiments of the invention, when the peptide is provided as nucleic acid encoding the peptide, the nucleic acid is constructed as part of a suitable nucleic acid expression vector and administered so that it is present in a cell ( for example, by using retroviral vectors, direct injection, using microparticle bombardment, coating with lipids or cell surface receptors or transfection agents, or administration by linkage with homeobox-like peptides or other intracellular targeting sites. , stimulates expression of the encoded protein when administered in vivo. Alternatively, the nucleic acid can be introduced intracellularly and integrated into the host cell's DNA for expression.
本明細書で互換的に用いられる「核酸」および「ポリヌクレオチド」という用語には、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチド、またはそれらのアナログもしくは修飾バージョンを含む、任意の長さのヌクレオチドの重合体形態が含まれる。それらには、一本鎖、二本鎖、および多本鎖のDNAまたはRNA、ゲノムDNA、cDNA、DNA-RNAハイブリッド、およびプリン塩基、ピリミジン塩基、または他の天然、化学的修飾、生化学的修飾、非天然、または誘導体化ヌクレオチド塩基を含むポリマーが含まれる。 The terms "nucleic acid" and "polynucleotide", used interchangeably herein, include polymeric forms of nucleotides of any length, including ribonucleotides, deoxyribonucleotides, or analogs or modified versions thereof. be They include single-, double-, and multiple-stranded DNA or RNA, genomic DNA, cDNA, DNA-RNA hybrids, and purine bases, pyrimidine bases, or other natural, chemical, biochemical, or chemical modifications. Included are polymers containing modified, non-natural, or derivatized nucleotide bases.
核酸が「5’末端」および「3’末端」を有すると言われるのは、モノヌクレオチドを反応させてオリゴヌクレオチドを作る際に、あるモノヌクレオチドのペントース環の5’リン酸がその隣の3’酸素に、ホスホジエステル結合を介して1方向に結合するような様式であることに由来する。オリゴヌクレオチドの末端は、その5’リン酸がモノヌクレオチドペントース環の3’酸素に結合していない場合、「5’末端」と呼ばれる。オリゴヌクレオチドの末端は、その3’酸素が他のモノヌクレオチドペントース環の5’リン酸に連結されていない場合、「3’末端」と呼ばれる。核酸配列は、より大きなオリゴヌクレオチドに内包されている場合でも、5’末端と3’末端を有すると言うことができる。直鎖状または環状のDNA分子において、個別の要素は、「下流」または3’要素の「上流」または5’にあると称される。 A nucleic acid is said to have a "5' end" and a "3' end" because in reacting mononucleotides to make oligonucleotides, the 5' phosphate of the pentose ring of a mononucleotide 'Oxygen is bound in one direction via a phosphodiester bond. The end of an oligonucleotide is called the "5' end" if its 5' phosphate is not attached to the 3' oxygen of the mononucleotide pentose ring. The terminus of an oligonucleotide is referred to as the "3' end" if its 3' oxygen is not linked to the 5' phosphate of another mononucleotide pentose ring. A nucleic acid sequence can be said to have a 5' end and a 3' end even when it is contained within a larger oligonucleotide. In a linear or circular DNA molecule, an individual element is said to be "downstream" or "upstream" or 5' to the 3' element.
「コドン最適化」を使用してもよく、一般的には、ネイティブ配列の少なくとも1つのコドンを、ネイティブのアミノ酸配列を維持しながら、宿主細胞の遺伝子においてより頻繁にまたは最も頻繁に使用されるコドンに置き換えることによって、特定の宿主細胞における発現を高めるために、核酸配列を修飾するプロセスが含まれる。例えば、Casタンパク質をコードする核酸は、細菌細胞、酵母細胞、ヒト細胞、非ヒト細胞、哺乳類細胞、マウス細胞、ラット細胞、ハムスター細胞、または他の任意の宿主細胞を含む所定の原核細胞または真核細胞における使用頻度が、天然に存在する核酸配列と比較して高いコドンに置換するよう改変することができる。コドン使用頻度の表は、例えば、「コドン使用頻度データベース」で容易に入手することができる。これらの表は、多くの方法で適合させることができる。すべての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれるNakamura et al. (2000) Nucleic Acids Research 28: 292を参照されたい。特定の宿主における発現のための特定の配列のコドン最適化のためのコンピュータアルゴリズムもまた利用可能である(例えば、Gene Forgeを参照されたい)。 "Codon optimization" may also be used, in which at least one codon of the native sequence is used more or most frequently in the host cell's genes while maintaining the native amino acid sequence. Included is the process of modifying a nucleic acid sequence to enhance expression in a particular host cell by substituting codons. For example, Cas protein-encoding nucleic acids can be isolated from a given prokaryotic or eukaryotic cell, including bacterial cells, yeast cells, human cells, non-human cells, mammalian cells, mouse cells, rat cells, hamster cells, or any other host cell. Modifications can be made to replace codons with higher frequency of use in nuclear cells compared to naturally occurring nucleic acid sequences. Codon usage tables are readily available, for example, in the "Codon Usage Database". These tables can be adapted in many ways. See Nakamura et al. (2000) Nucleic Acids Research 28: 292, which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes. Computer algorithms for codon optimization of a particular sequence for expression in a particular host are also available (see, eg, Gene Forge).
本明細書に記載される核酸分子は、インビトロ転写RNAまたは合成RNAを含むDNAまたはRNAなどの任意の形態であり得る。核酸には、ゲノムDNA、cDNA、mRNA、組み換え産生分子、化学合成分子、およびそれらの修飾形態が含まれる。核酸分子は、一本鎖であっても二本鎖であってもよく、直鎖状であっても、共有結合で閉じて環を形成していてもよい。RNAは、安定化配列、キャッピング、およびポリアデニル化によって修飾されてもよい。RNAまたはDNAは、ペプチドを発現させるためにプラスミドとして提供されてもよい。RNAを用いたアプローチはルーチン的に利用可能である。 The nucleic acid molecules described herein can be in any form, such as DNA or RNA, including in vitro transcribed RNA or synthetic RNA. Nucleic acids include genomic DNA, cDNA, mRNA, recombinantly produced molecules, chemically synthesized molecules, and modified forms thereof. Nucleic acid molecules can be single- or double-stranded, linear, or covalently closed to form a circle. RNA may be modified by stabilizing sequences, capping, and polyadenylation. RNA or DNA may be provided as a plasmid to express the peptide. RNA-based approaches are routinely available.
用語「RNA」は、リボヌクレオチド残基からなる分子を指し、好ましくは、全体がリボヌクレオチド残基からなるか、または実質的にリボヌクレオチド残基からなる分子を指す。「リボヌクレオチド」とは、β-D-リボフラノシル基の2’-位に水酸基を有するヌクレオチドのことである。この用語には、二本鎖RNA、一本鎖RNA、部分精製RNAなどの単離RNA、本質的に純粋なRNA、合成RNA、組み換え生産RNA、ならびに1つ以上のヌクレオチドの付加、削除、置換および/または改変によって天然由来のRNAと異なる修飾RNAが含まれる。かかる改変には、RNAの末端または内部、例えばRNAの1つ以上のヌクレオチドにおける非ヌクレオチド物質の付加が含まれ得る。RNA分子のヌクレオチドは、非標準ヌクレオチド、例えば、非天然に存在するヌクレオチドまたは化学的に合成されたヌクレオチドまたはデオキシヌクレオチドを含むこともできる。これらの改変されたRNAは、天然に存在するRNAのアナログまたは類似体と呼ぶことができる。 The term "RNA" refers to a molecule consisting of ribonucleotide residues, preferably consisting entirely or substantially of ribonucleotide residues. A "ribonucleotide" is a nucleotide having a hydroxyl group at the 2'-position of the β-D-ribofuranosyl group. The term includes double-stranded RNA, single-stranded RNA, isolated RNA such as partially purified RNA, essentially pure RNA, synthetic RNA, recombinantly produced RNA, as well as additions, deletions, substitutions of one or more nucleotides. and/or modified RNA that differs from naturally-occurring RNA by alteration. Such alterations can include the addition of non-nucleotide material at the ends of the RNA or internally, eg, at one or more nucleotides of the RNA. The nucleotides of RNA molecules can also include non-standard nucleotides, such as non-naturally occurring nucleotides or chemically synthesized nucleotides or deoxynucleotides. These modified RNAs can be referred to as analogs or analogues of naturally occurring RNAs.
最適化されたmRNAベースの組成物は、当技術分野で知られるように、翻訳効率および細胞内安定性を最適化する5’および3’非翻訳領域(5’-UTR、3’-UTR)を含み得る。一実施形態では、キャップされていない5’-3リン酸の除去は、RNAをホスファターゼで処置することによって実施できる。RNAは、その安定性を高めるため、および/または細胞毒性を低下させるために、修飾リボヌクレオチドを有していてもよい。例えば、一実施形態では、RNAにおいて、5-メチルシチジンで、シチジンを、部分的または完全に置換する。一実施形態では、用語「修飾」とは、RNAに5’-キャップまたは5’-キャップアナログを提供することを指す。用語「5’-キャップ」は、mRNA分子の5’-末端に見られるキャップ構造を指し、一般に、異常な5’~5’の3リン酸結合を介してmRNAに連結されたグアノシンヌクレオチドからなる。ある実施形態では、このグアノシンは7位でメチル化されている。用語「従来の5’-キャップ」は、天然に存在するRNAの5’-キャップ、好ましくは7-メチルグアノシンキャップを指す。用語「5’-キャップ」には、RNAキャップ構造に類似し、RNAを安定化する能力および/またはRNAの翻訳を強化する能力を有するように修飾された5’-キャップアナログが含まれる。RNAへの5’-キャップまたは5’-キャップアナログの提供は、前記5’-キャップまたは5’-キャップアナログの存在下でのDNAテンプレートのインビトロ転写によって実施され得、ここで前記5’-キャップが、生成RNA鎖に転写と同時に組み込まれ、あるいは、RNAを、例えばインビトロ転写によって生成し、5’-キャップを、キャップ酵素、例えばワクチニアウイルスのキャップ酵素を用いて転写後RNAに付加してもよい。
Optimized mRNA-based compositions include 5' and 3' untranslated regions (5'-UTR, 3'-UTR) that optimize translation efficiency and intracellular stability, as known in the art. can include In one embodiment, removal of uncapped 5'-3 phosphates can be performed by treating the RNA with a phosphatase. RNA may have modified ribonucleotides to increase its stability and/or reduce cytotoxicity. For example, in one embodiment, 5-methylcytidine partially or fully replaces cytidine in RNA. In one embodiment, the term "modification" refers to providing an RNA with a 5'-cap or 5'-cap analog. The term "5'-cap" refers to the cap structure found at the 5'-end of mRNA molecules and generally consists of guanosine nucleotides linked to the mRNA via an unusual 5' to 5' triphosphate linkage. . In one embodiment, the guanosine is methylated at
RNAのさらなる修飾は、天然に存在するポリ(A)テールの伸長もしくは切断、または5’-もしくは3’-非翻訳領域(UTR)の改変、例えば前記RNAのコーディング領域に関連しないUTRの導入、例えば既存の3’-UTRを、α2グロビン、αグロビン、βグロビンなどのグロビン遺伝子由来の3’-UTRの1または複数、好ましくは2コピーで置換するかもしくは挿入することにより行い得る。マスクされていないポリA配列を有するRNAは、マスクされたポリA配列を有するRNAよりも効率的に翻訳される。RNAの安定性および/または発現を増加させるために、好ましくは10~500、より好ましくは30~300、さらに好ましくは65~200、特に100~150のアデノシン残基長を有するポリA配列と一緒に存在するよう修飾し得る。RNAの発現を増加させるために、コーディング領域内で修飾し、GC-含量を増加させてmRNAの安定性を高め、コドン最適化を行い、その結果、細胞内での翻訳を促進し得る。修飾されたmRNAは、酵素的に合成され、脂質ナノ粒子などのナノ粒子にパッケージされ、例えば筋肉内に投与され得る。 Further modifications of the RNA include elongation or truncation of the naturally occurring poly(A) tail, or modification of the 5'- or 3'-untranslated region (UTR), such as introduction of UTRs unrelated to the coding region of said RNA; For example, this may be done by replacing or inserting an existing 3'-UTR with one or more, preferably two copies of a 3'-UTR from a globin gene such as α2 globin, α globin, β globin. RNAs with unmasked poly A sequences are translated more efficiently than RNAs with masked poly A sequences. preferably with a poly-A sequence having a length of 10-500, more preferably 30-300, more preferably 65-200, especially 100-150 adenosine residues in order to increase the stability and/or expression of RNA can be modified to exist in To increase RNA expression, modifications within the coding region can be made to increase GC-content to enhance mRNA stability, codon optimization, and thus facilitate translation within the cell. The modified mRNA can be enzymatically synthesized, packaged into nanoparticles, such as lipid nanoparticles, and administered intramuscularly, for example.
核酸分子は、例えば、コアセルベーション技術によって、または界面重合によって調製されたマイクロカプセル、コロイド薬物送達システム(例えば、リポソーム、ミクロスフィア、マイクロエマルジョン、ナノ粒子およびナノカプセル)、またはマクロエマルジョン中に封入することができる。かかる技術は、当技術分野で知られており、Remington, the Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition, Remington, J.,ed. (2000)に開示されている。特定の細胞サブセットへの薬剤の標的特異的な送達は、治療指数を向上させることができる。抗体またはその結合断片によって認識される抗原を含む細胞に結合する、抗体による標的化薬剤である。これには、例えばマレイミド官能化PEG-PLGAポリマーナノ粒子、または単にCCR5相互作用ペプチドを、送達部分またはシャトル剤を含む組成物と組み合わせることが含まれる。 Nucleic acid molecules are encapsulated in microcapsules, colloidal drug delivery systems (e.g., liposomes, microspheres, microemulsions, nanoparticles and nanocapsules), or macroemulsions prepared, for example, by coacervation techniques or by interfacial polymerization. can do. Such techniques are known in the art and disclosed in Remington, the Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition, Remington, J., ed. (2000). Target-specific delivery of drugs to particular cell subsets can improve the therapeutic index. Antibody-targeted agents that bind to cells that contain the antigen recognized by the antibody or binding fragment thereof. This includes, for example, combining maleimide-functionalized PEG-PLGA polymeric nanoparticles, or simply CCR5-interacting peptides, with a composition comprising a delivery moiety or shuttle agent.
エクスビボアプローチは、本明細書に記載されるようなCCR5相互作用剤を含むかまたは発現するよう細胞を改変するための、CRISPR構成要素などの遺伝子編集の適用を企図している。 Ex vivo approaches contemplate the application of gene editing, such as CRISPR components, to modify cells to contain or express CCR5 interacting agents as described herein.
小分子アゴニスト
SMAは、本明細書に記載される技術または当該技術分野において既知の技術を用いて開発される。小分子はさらに、1000nM未満、500nM未満、250nM未満、200nM未満、100nM未満、50nM未満、25nM未満、20nM未満、10nM未満、1nM未満、0.1nM未満、0.01nM未満、または0.001nM未満のED50で、CCR5受容体を活性化できるよう選択することができる。一実施形態では、CCR5相互作用アゴニストは、CCR5または衛星細胞CCR5に対して選択的である。
Small molecule agonist SMAs are developed using techniques described herein or known in the art. Small molecules are further less than 1000 nM, less than 500 nM, less than 250 nM, less than 200 nM, less than 100 nM, less than 50 nM, less than 25 nM, less than 20 nM, less than 10 nM, less than 1 nM, less than 0.1 nM, less than 0.01 nM, or less than 0.001 nM can be selected to activate the CCR5 receptor with an ED50 of In one embodiment, the CCR5-interacting agonist is selective for CCR5 or satellite cell CCR5.
投与
本開示に従って、本明細書に開示されるCCR5結合剤を含むかまたはコードする組成物または薬剤は、筋肉の損失または機能的に再生する能力の低下に関連する様々な症状において、創傷治癒のため、または筋肉を遅延、維持、または再生するために患者に投与することができる。
Administration In accordance with the present disclosure, compositions or agents comprising or encoding a CCR5 binding agent disclosed herein may be used to improve wound healing in a variety of conditions associated with muscle loss or reduced ability to regenerate functionally. or to slow, maintain, or regenerate muscle.
組成物は、注射によって、局所または粘膜適用によって、吸入によって、または修飾放出モードを含む経口経路によって、所定の期間にわたって、対象における筋肉再生レベルを刺激するのに有効な量で、送達され得る。投与は、局所的または全身的(例えば、静脈内、腹腔内、皮内、皮下または筋肉内経路を介した非経口的)または標的特異的に実施され得る。一実施形態では、CCR5-相互作用剤の投与は、全身性の、または創傷への直接の投与である。皮下または筋肉内経路は、影響を受けた筋肉組織への直接投与であり得る。 The composition can be delivered by injection, by topical or mucosal application, by inhalation, or by oral routes, including modified release modes, in amounts effective to stimulate levels of muscle regeneration in a subject over a predetermined period of time. Administration can be carried out locally or systemically (eg parenterally via intravenous, intraperitoneal, intradermal, subcutaneous or intramuscular routes) or target-specifically. In one embodiment, administration of the CCR5-interacting agent is systemic or direct to the wound. Subcutaneous or intramuscular routes may be direct administration to the affected muscle tissue.
CCR5相互作用剤は、軟膏、クリーム、パッチ、粉末、または局所製剤に適した他の製剤の形態で処方することができる。低分子量CCR5アゴニスト製剤は、薬剤を皮膚からより深い筋肉組織へ送達することができる。したがって、かかる製剤は、皮膚を通じた活性成分の浸透を強化する1つ以上の薬剤を含み得る。局所的な適用のために、CCR5薬剤は、創傷被覆材および/または皮膚被覆組成物に含まれ得る。 A CCR5 interacting agent can be formulated in the form of an ointment, cream, patch, powder, or other formulation suitable for topical formulation. Low molecular weight CCR5 agonist formulations can deliver the drug through the skin and into deeper muscle tissue. Such formulations may therefore contain one or more agents that enhance the penetration of the active ingredient through the skin. For topical application, the CCR5 agent may be included in a wound dressing and/or skin covering composition.
投与される薬剤の量は、当業者であれば通常の臨床技術によって決定され得る。さらに、最適な投与量の範囲を特定するために、インビトロアッセイを採用してもよい。採用すべき正確な投与量は、薬剤の性質および他の臨床的要因[対象の状態、体重、年齢、他の条件、投与経路および組成物の種類(細胞性、足場性、ヒドロゲルベーまたは経口製剤)など]にも依存するであろう。治療的または予防的に有効であり、かつ有害でない正確な投与量は、当業者によって決定され得る。医薬組成物は、従来の医薬配合技術に従って適宜調製される。例えば、Remington, the Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition, Remington, J. ed. (2000)およびそれ以降の改訂版を参照されたい。 The amount of drug to be administered can be determined by routine clinical techniques by those skilled in the art. In addition, in vitro assays may be employed to identify optimal dosage ranges. The precise dosage to be employed will depend on the nature of the drug and other clinical factors [condition of subject, body weight, age, other conditions, route of administration and type of composition (cellular, scaffold, hydrogel or oral formulation). ), etc.]. Precise dosages that are therapeutically or prophylactically effective and not harmful can be determined by those skilled in the art. Pharmaceutical compositions are suitably prepared according to conventional pharmaceutical compounding techniques. See, eg, Remington, the Science and Practice of Pharmacy, 20th Edition, Remington, J. ed. (2000) and subsequent revisions.
有効量というときは、治療上または生理学上または再生上、有効な量が含まれる。本明細書で使用される「治療上有効な量」とは、任意の医療に適用される妥当な利益/リスク比で、動物の細胞の少なくともサブ集団において何らかの所望の治療効果をもたらすために有効な、ケモカイン受容体アゴニスト活性を含む、組成物の量を意味する。例えば、対象に投与されるCCR5アゴニストの量は、統計的に有意に測定可能な筋肉の修復または再生をもたらすのに十分な量である。治療上有効な量の決定は、当業者の技量の範囲内である。一般に、治療上有効な量は、対象の病歴、年齢、状態、性別、ならびに対象の病状の重症度および種類、ならびに他の薬学的に活性な薬剤の投与、によって変化し得る。 Reference to an effective amount includes a therapeutically or physiologically or regeneratively effective amount. As used herein, a "therapeutically effective amount" is an amount effective, at a reasonable benefit/risk ratio applicable to any medical treatment, to produce some desired therapeutic effect in at least a subpopulation of cells of an animal. , means the amount of the composition that contains chemokine receptor agonist activity. For example, the amount of CCR5 agonist administered to a subject is an amount sufficient to result in statistically significant measurable muscle repair or regeneration. Determination of a therapeutically effective amount is within the skill of those in the art. In general, a therapeutically effective amount may vary with the subject's medical history, age, condition, sex, and the severity and type of the subject's condition, as well as administration of other pharmaceutically active agents.
本明細書で使用される場合、用語「投与」とは、所望の効果が生じるように所望の部位に組成物の少なくとも部分的な局在化をもたらす方法または経路によって、対象へ組成物を配置することを意味する。本発明の組成物に適する投与経路は、その形式によって異なり、局所投与および全身投与の両方が含まれる。一般に、局所投与は、対象への全身投与と比較して、より多くの特定の部位の細胞が、CCR5アゴニストまたはCCR5アゴニスト活性の送達により処置され、一方、全身投与は、対象の本質的に体全体への送達をもたらす。局所投与の1つの方法は、筋肉内注射によるものである。 As used herein, the term "administration" refers to placing a composition into a subject by a method or route that results in at least partial localization of the composition at a desired site so as to produce a desired effect. means to Suitable routes of administration for the compositions of the invention depend on their format and include both local and systemic administration. In general, local administration results in more cells at a particular site being treated by delivery of the CCR5 agonist or CCR5 agonist activity compared to systemic administration to the subject, whereas systemic administration results in essentially body mass of the subject. Provides delivery to the whole. One method of local administration is by intramuscular injection.
本発明に従う用語「投与すること」には、対象への細胞の移植も含まれる。本明細書で使用される場合、用語「移植」とは、少なくとも1つの細胞を対象に移植または移転するプロセスを指す。用語「移植」には、例えば、自家移植[患者のある場所から同じ患者の同じ場所または別の場所への細胞(複数可)の除去および移植]、同種移植(同じ種のメンバー間の移植)、および異種移植(異なる種のメンバー間の移植)が含まれる。熟練した当業者は、本発明において実施可能な、筋肉の修復および再生のための幹細胞の移植または移植のための方法をよく認識している。例えば、米国特許第7,592,174号および米国特許出願公開第2005/0249731号(これらの両方の内容は、参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい。 The term "administering" according to the invention also includes transplantation of cells into a subject. As used herein, the term "transplantation" refers to the process of transplanting or transferring at least one cell to a subject. The term "transplantation" includes, e.g., autotransplantation [removal and transplantation of cell(s) from one location in a patient to the same or another location in the same patient], allograft (transplantation between members of the same species) , and xenotransplantation (transplantation between members of different species). Those skilled in the art are well aware of methods for stem cell transplantation or engraftment for muscle repair and regeneration that can be practiced in the present invention. See, eg, US Pat. No. 7,592,174 and US Patent Application Publication No. 2005/0249731, the contents of both of which are incorporated herein by reference.
本明細書に記載されるように、本方法による筋組織の再生は、最小の線維化に関連する。具体的には、本明細書に記載の方法および薬剤は、損傷したまたは再生していないまたは萎縮している、筋肉組織における瘢痕様組織の形成を低減および/または抑制する。したがって、いくつかの実施形態では、損傷した筋肉組織における瘢痕様組織の形成は、本剤を含まない対照と比較して、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%低減される。脂肪の沈着も同様に減少させ得る。 As described herein, regeneration of muscle tissue by this method is associated with minimal fibrosis. Specifically, the methods and agents described herein reduce and/or inhibit the formation of scar-like tissue in damaged or non-regenerating or atrophied muscle tissue. Thus, in some embodiments, the formation of scar-like tissue in injured muscle tissue is at least 5%, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, compared to a control without the agent. %, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or 100%. Fat deposition may be reduced as well.
しかしながら、本発明のペプチドの静脈内投与に適した投与量範囲は、一般に、体重1キログラム(kg)当たり活性化合物約1.25~5μgである。経鼻投与のための適切な用量範囲は、一般に、約0.01pg/kg体重~1mg/kg体重である。有効量は、インビトロまたは動物モデル試験系から得られる用量反応曲線から推定することができる。坐薬は、一般に、0.5~10重量%の範囲の活性成分を含み、経口組成物は、好ましくは10~95%の活性成分を含む。 However, suitable dosage ranges for intravenous administration of the peptides of the invention are generally about 1.25-5 μg of active compound per kilogram (kg) of body weight. Suitable dosage ranges for nasal administration are generally about 0.01 pg/kg body weight to 1 mg/kg body weight. Effective doses may be extrapolated from dose-response curves derived from in vitro or animal model test systems. Suppositories generally contain active ingredient in the range of 0.5-10% by weight; oral compositions preferably contain 10-95% active ingredient.
「誘導体」とは、NAMPTの基本配列から誘導された、またはcifモチーフを含む、アミノ酸配列の改変、または例えば他の化学部分とのコンジュゲーション、複合体化、発現(例えば融合タンパク質として)、または当業者に理解されるであろう翻訳後修飾技術による、薬剤または活性剤を意味する。「誘導体」という用語には、親配列に加えられた、機能的に同等または機能的に強化された分子を提供する付加または欠失を含む変更も、その範囲に含まれる。 A "derivative" is a modification of the amino acid sequence derived from the base sequence of NAMPT or containing a cif motif, or conjugation with, for example, other chemical moieties, complexation, expression (e.g., as a fusion protein), or It is meant a drug or active agent due to post-translational modification techniques as would be understood by those skilled in the art. Also included within the scope of the term "derivative" are modifications made to the parental sequence, including additions or deletions that provide functionally equivalent or functionally enhanced molecules.
「単離された」とは、本来の状態では通常付随する成分を実質的にまたは本質的に含まない材料を意味する。 "Isolated" means material that is substantially or essentially free from components that normally accompany it in its original state.
用語「対象」は、患者を含み、医学的または獣医学的な任意の対象を指す。対象は、脊椎動物の対象、例えば哺乳動物の対象(例えば、ウシ、ブタ、イヌ、ネコ、ウマ、ラマ、ラクダ科など)、非哺乳類、爬虫類鳥類、魚類であり得る。対象は、予防または治療が望まれる、ヒトを含む。対象は、癌、創傷治療、サルコペニア、または組織の変性に関連する他の病理、疾患、障害または症状のための予防または治療を必要とし得る。 The term "subject" refers to any medical or veterinary subject, including patients. A subject can be a vertebrate subject, such as a mammalian subject (eg, bovine, porcine, canine, feline, equine, llama, camelid, etc.), non-mammal, reptilian avian, fish. Subjects include humans for whom prevention or treatment is desired. A subject may be in need of prophylaxis or treatment for cancer, wound healing, sarcopenia, or other pathology, disease, disorder or condition associated with tissue degeneration.
本明細書で使用される「ポリヌクレオチド」または「核酸」という用語は、mRNA、RNA、cRNA、cDNAまたはDNAを指す。この用語は、典型的には、長さが30ヌクレオチドより大きいオリゴヌクレオチドを指す。 The term "polynucleotide" or "nucleic acid" as used herein refers to mRNA, RNA, cRNA, cDNA or DNA. The term typically refers to oligonucleotides greater than 30 nucleotides in length.
本明細書で使用する配列の「同一性」という用語は、比較のウインドウにわたってヌクレオチドについて、またはアミノ酸について配列が同一である程度を指す。したがって、「配列の同一性のパーセンテージ」は、比較のウインドウにわたって最適に整列された2つの配列を比較し、同一の核酸塩基(例えば、A、T、C、G、U)または同一のアミノ酸残基(例えば、Ala、Pro、Ser、Thr、Gly、Val、Leu、lie、Phe、Tyr、Trp、Lys、Arg、His、Asp、Glu、Asn、Gln、CysおよびMet)が両配列に出現している位置を数え、一致した位置の数を比較対象ウインドウ内の位置の総数(すなわち、ウィンドウサイズ)で割り、その結果に100を乗算することにより得ることができる。本発明の目的において、「配列同一性」は、DNASISコンピュータプログラム(Version 2.5 for Windows、日立ソフトエンジニアリング株式会社、米国カリフォルニア州サウスサンフランシスコから入手可能)により、該ソフトウェアに付随するリファレンスマニュアルで使用されている標準のデフォルトを使用して計算された「一致率」を意味すると理解し得る。アミノ酸配列の同一性はまた、European Molecular Biology Laboratoryの一部であるThe European Bioinformatics Institute(EMBL-EBI)から入手可能なEMBOSS Pairwise Alignment Algorithmsツールを使用して決定し得る。このツールは、www.ebi.ac.uk/Tools/emboss/align/ にあるウェブサイトからアクセスできる。このツールは、Needleman-Wunschグローバルアライメントアルゴリズム(Needleman and Wunsch,1970)を利用する。デフォルトの設定は、Gap Open:10.0およびGap Extend 0.5である。アミノ酸配列には、デフォルトマトリックス「Blosum62」が利用される。 As used herein, the term "identity" of sequences refers to the extent to which sequences are identical, either nucleotide-wise or amino acid-wise, over the window of comparison. Thus, "percentage of sequence identity" compares two sequences that are optimally aligned over the window of comparison, and includes identical nucleobases (e.g., A, T, C, G, U) or identical amino acid residues. Groups such as Ala, Pro, Ser, Thr, Gly, Val, Leu, lie, Phe, Tyr, Trp, Lys, Arg, His, Asp, Glu, Asn, Gln, Cys and Met appear in both sequences. It can be obtained by counting the number of matching positions, dividing the number of matching positions by the total number of positions in the comparison window (ie, the window size), and multiplying the result by 100. For the purposes of the present invention, "sequence identity" is used by the DNASIS computer program (Version 2.5 for Windows, available from Hitachi Soft Engineering Co., Ltd., South San Francisco, CA, USA) and in the reference manual accompanying the software. It can be understood to mean "percentage match" calculated using standard defaults as specified. Amino acid sequence identity may also be determined using the EMBOSS Pairwise Alignment Algorithms tool available from The European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI), part of the European Molecular Biology Laboratory. This tool is available at www. ebi. ac. It can be accessed from the website at uk/Tools/emboss/align/. This tool utilizes the Needleman-Wunsch global alignment algorithm (Needleman and Wunsch, 1970). The default settings are Gap Open: 10.0 and Gap Extend 0.5. The default matrix "Blosum62" is used for amino acid sequences.
配列の「類似性」という用語は、以下の表1に定義されるように、同一であるか、または保存的アミノ酸置換を構成する、アミノ酸のパーセンテージ数を意味する。類似性は、GAP(Deveraux et al, 1984 Nucleic Acids Research 12:387-395)のような配列比較プログラムを用いて決定することができる。このようにして、本明細書に引用されたものと類似のまたは実質的に異なる長さの配列を、アライメントにギャップを挿入することによって比較可能にし、またかかるギャップは、例えば、GAPによって使用される比較アルゴリズムによって決定される。従来の分子生物学的技術を含む方法を本明細書に記載する。かかる技術は、当技術分野で一般に知られており、Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., vol. 1-3, ed. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., (2001)、およびCurrent Protocols in Molecular Biology, ed. Ausubel et al., Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York, (1992)(定期的な改訂版を含む)のような専門書において詳細に説明されている。免疫学技術は、当技術分野で一般に知られており、Current Protocols in Immunology, ed. Coligan et al., Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York, (1992)(定期的な改訂版を含む)、Advances in Immunology, volume 93, ed. Frederick W. Alt, Academic Press, Burlington, Mass., (2007); Making and Using Antibodies: A Practical Handbook, eds. Gary C. Howard and Matthew R. Kaser, CRC Press, Boca Raton, Fl, (2006); Medical Immunology, 6th ed., edited by Gabriel Virella, Informa Healthcare Press, London, England, (2007)、およびHarlow and Lane ANTIBODIES: A Laboratory Manual, Second edition Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., (2014)のような方法論論文に詳細に記載されている。遺伝子導入および遺伝子治療の従来の方法も、本発明での使用に適合させることができる。例えば、Gene Therapy: Principles and Applications, ed. T. Blankenstein, Springer Verlag, 1999; Gene Therapy Protocols (Methods in Molecular Medicine), ed. P. D. Robbins, Humana Press, 1997; Viral Vectors for Gene Therapy: Methods and Protocols, ed. Otto-Wilhelm Merten and Mohammed Al-Rubeai, Humana Press, 2011、およびNonviral Vectors for Gene Therapy: Methods and Protocols, ed. Mark A. Findeis, Humana Press, 2010. Amino Acids. 2018 Jan; 50(1):39-68. doi: 10.1007/s00726-017-2516-0. Epub 2017 Nov 28を参照されたい。
The term "similarity" of sequences refers to the percentage number of amino acids that are identical or constitute conservative amino acid substitutions, as defined in Table 1 below. Similarity can be determined using a sequence comparison program such as GAP (Deveraux et al, 1984 Nucleic Acids Research 12:387-395). In this way, sequences of similar or substantially different lengths to those cited herein are made comparable by inserting gaps into the alignment, and such gaps are used, for example, by GAP. determined by a comparison algorithm. Methods are described herein that involve conventional molecular biology techniques. Such techniques are generally known in the art, see Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., vol. 1-3, ed. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., (2001), and Current Protocols in Molecular Biology, ed. Ausubel et al., Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York, (1992) (including periodic revisions). ing. Immunology techniques are generally known in the art, see Current Protocols in Immunology, ed. Coligan et al., Greene Publishing and Wiley-Interscience, New York, (1992) (with periodic revisions); Advances in Immunology, volume 93, ed. Frederick W. Alt, Academic Press, Burlington, Mass., (2007); Making and Using Antibodies: A Practical Handbook, eds. Gary C. Howard and Matthew R. Kaser, CRC Press, Boca Raton, Fl, (2006); Medical Immunology, 6th ed., edited by Gabriel Virella, Informa Healthcare Press, London, England, (2007), and Harlow and Lane ANTIBODIES: A Laboratory Manual, Second edition Cold Spring Harbor Laboratory Press , Cold Spring Harbor, N.Y., (2014). Conventional methods of gene transfer and gene therapy can also be adapted for use in the present invention. See, for example, Gene Therapy: Principles and Applications, ed. T. Blankenstein, Springer Verlag, 1999; Gene Therapy Protocols (Methods in Molecular Medicine), ed. P. D. Robbins, Humana Press, 1997; Viral Vectors for Gene Therapy: Methods and Protocols, ed. Otto-Wilhelm Merten and Mohammed Al-Rubeai, Humana Press, 2011, and Nonviral Vectors for Gene Therapy: Methods and Protocols, ed. Mark A. Findeis, Humana Press, 2010. Amino Acids. 2018 Jan; 50(1) doi: 10.1007/s00726-017-2516-0. See Epub 2017
本書で採用した方法の詳細を示す参考文献を、以下に記載する。
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Seger, C. et al. Analysis of Pax7 expressing myogenic cells in zebrafish muscle development, injury, and models of disease. Developmental Dynamics 240, 2440-2451 (2011).
Ellett, F., Pase, L., Hayman, J. W., Andrianopoulos, A. & Lieschke, G. J. mpeg1 promoter transgenes direct macrophage-lineage expression in zebrafish. Blood 117, e49-e56 (2011).
Scott, E. K. et al. Targeting neural circuitry in zebrafish using GAL4 enhancer trapping. Nature methods 4, 323 (2007).
Pisharath, H., Rhee, J. M., Swanson, M. A., Leach, S. D. & Parsons, M. J. Targeted ablation of beta cells in the embryonic zebrafish pancreas using E. coli nitroreductase. Mechanisms of development 124, 218-229 (2007).
Okuda, K. S. et al. A zebrafish model of inflammatory lymphangiogenesis. Biology open, bio. 013540 (2015).
Evans, R. J. et al. 15-keto-prostaglandin E2 activates host peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR-γ) to promote Cryptococcus neoformans growth during infection. PLoS pathogens 15, e1007597 (2019).
Cole, N. J. et al. Development and evolution of the muscles of the pelvic fin. PLoS biology 9, e1001168 (2011).
Morsch, M. et al. In vivo characterization of microglial engulfment of dying neurons in the zebrafish spinal cord. Frontiers in cellular neuroscience 9, 321 (2015).
Higashijima, S.-i., Okamoto, H., Ueno, N., Hotta, Y. & Eguchi, G. High-frequency generation of transgenic zebrafish which reliably express GFP in whole muscles or the whole body by using promoters of zebrafish origin. Developmental biology 192, 289-299 (1997).
Pipalia, T. G. et al. Cellular dynamics of regeneration reveals role of two distinct Pax7 stem cell populations in larval zebrafish muscle repair. Disease Models and Mechanisms 9, 671-684 (2016).
Ando, K., Shibata, E., Hans, S., Brand, M. & Kawakami, A. Osteoblast production by reserved progenitor cells in zebrafish bone regeneration and maintenance. Developmental cell 43, 643-650. e643 (2017).
Westerfield, M. The zebrafish book: a guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). (University of Oregon press, 2007).
Schindelin, J. et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nature methods 9, 676 (2012).
Ollion, J., Cochennec, J., Loll, F., Escude, C. & Boudier, T. TANGO: a generic tool for high-throughput 3D image analysis for studying nuclear organization. Bioinformatics 29, 1840-1841 (2013).
Pisharath, H. & Parsons, M. J. in Zebrafish 133-143 (Springer, 2009).
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de Vrieze, E., Sharif, F., Metz, J. R., Flik, G. & Richardson, M. K. Matrix metalloproteinases in osteoclasts of ontogenetic and regenerating zebrafish scales. Bone 48, 704-712 (2011).
Yaffe, D. & Saxel, O. Serial passaging and differentiation of myogenic cells isolated from dystrophic mouse muscle. Nature 270, 725 (1977)。
References detailing the methods employed herein are listed below.
Berger, J., Sztal, T. & Currie, PD Quantification of birefringence readily measures the level of muscle damage in zebrafish. Biochemical and biophysical research communications 423, 785-788 (2012).
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Yaffe, D. & Saxel, O. Serial passingaging and differentiation of myogenic cells isolated from dystrophic mouse muscle. Nature 270, 725 (1977).
本願は、記載された本願発明の実施において有用な方法を以下に開示するが、それらに限定されない。 This application discloses, but is not limited to, the following methods useful in practicing the described invention.
ゼブラフィッシュの系統および維持
使用された現存のトランスジェニック系統は、TgBAC(pax3a:GFP)i150[TgBAC(pax3a:GFP)と称する]40,Tg(mpeg1:mCherry)gl23[Tg(mpeg1:mCherry)と称する]41,Tg(mpeg1:GAL4FF)gl25[Tg(mpeg1:GAL4FF)と称する]41,Tg(UAS-E1b:Kaede)s1999t[Tg(UAS:Kaede)と称する]42,Tg(UAS-E1b:Eco.NfsB-mCherry)c264[Tg(UAS:NfsB-mcherry)と称する]43,Tg(-8mpx:KALTA4)gl28[Tg(mpx:KALTA4)]44,45,Tg(actc1b:EBFP2と称する)pc5[Tg(actc1:BFP)と称する]46,Tg(ubi:secAnnexinV-mVenus)mq8Tg[Tg(ubi:secAnnexinV-mVenus)と称する]47,Tg(actc1b:GFP)zf10[Tg(actc1b:GFP)と称する]48である。すべての実験は、モナシュ大学のガイドラインに従って行われ、地元の倫理委員会により承認された。ヒューブレヒト研究所で動物を使用するすべての手順は、地元の動物実験委員会の承認を受け、国内およびヨーロッパの法律に従って、動物福祉法、ガイドラインおよびポリシーに準拠して実施された。ステージングおよび飼育は、過去に報告されたように実施した[Westerfield,M.The zebrafish book: a guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio)。(University of Oregon press, 2007)]51。すべての胚は、リンゲル液で28.5℃に維持し、8hpfから0.003% 1-フェニル-2-チオウレア(PTU)(Sigma-Aldrich)で処置した。
Zebrafish Strains and Maintenance The extant transgenic lines used were TgBAC(pax3a:GFP) i150 [referred to as TgBAC(pax3a:GFP)] 40 , Tg(mpeg1:mCherry) gl23 [Tg(mpeg1:mCherry) and 41 , Tg (mpeg1: GAL4FF) gl25 [referred to as Tg (mpeg1: GAL4FF)] 41 , Tg (UAS-E1b: Kaede) s1999t [referred to as Tg (UAS: Kaede)] 42 , Tg (UAS-E1b: Eco.NfsB-mCherry) c264 [referred to as Tg (UAS: NfsB-mcherry)] 43 , Tg (−8mpx: KALTA4) gl28 [Tg (mpx: KALTA4)] 44, 45 , Tg (referred to as actc1b: EBFP2) pc5 [referred to as Tg (actc1:BFP)] 46 , Tg (ubi: secAnnexinV-mVenus) mq8Tg [referred to as Tg (ubi: secAnnexinV-mVenus)] 47 , Tg (actc1b: GFP) zf10 [referred to as Tg (actc1b: GFP) 48 . All experiments were performed according to Monash University guidelines and approved by the local ethics committee. All procedures using animals at the Hubrecht Institute were approved by the local Animal Care and Use Committee and were performed in accordance with national and European legislation and in compliance with animal welfare laws, guidelines and policies. Staging and rearing were performed as previously reported [Westerfield, M. The zebrafish book: a guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). (University of Oregon press, 2007)] 51 . All embryos were maintained at 28.5° C. in Ringer's solution and treated with 8 hpf to 0.003% 1-phenyl-2-thiourea (PTU) (Sigma-Aldrich).
ゼブラフィッシュ変異系統の作製およびジェノタイピング
namptaおよびccr5の変異は、CRISPR/Cas9系を用いて作製した。目的遺伝子を標的とした合成ガイドRNA(gRNA)は、crRNA:tracrRNA二重鎖として生成させた[Alt-R(登録商標)CRISPR-Cas9 system、IDT]。遺伝子特異的なcrRNAの配列は、Alt-R(登録商標)CRISPR-Cas9カスタムガイドRNAデザインツール(IDT)を用いて選択した(nampta crRNA:5’-acgacaagacggtcttatGGG-3’、ccr5 crRNA_1:5’-gtagcacccatgcaacaaTGG-3’、ccr5 crRNA_2:5’-attttcctgataatacatccTGG-3’)。遺伝子特異的なcrRNAを、製造元の推奨に従ってユニバーサルtracrRNAにヘテロ二重鎖化して、二重鎖gRNAを生成させた。gRNA[単一gRNAを用いたnampta変異体、二重gRNA(ccr5 crRNA_1+cr5 crRNA_2)を用いたccr5変異体]と組み換えCas9タンパク質[Alt-R(登録商標)S.p Cas9 Nuclease,IDT]を、1細胞期の野生型胚の胚盤に注入して変異体を生成させた。注入した胚を成体まで成長させ、野生型ゼブラフィッシュと交配し、生殖細胞変異を含むファウンダーを同定するためにスクリーニングを行った。同定された目的の変異体は、nampta c.180_182delinsTCCGTCTTGCTGACCTTTCCAGCAG(p.Try61Profs*4)(namptapc41と称する)およびccr5 c.66578delins ACCCCTATGCAACATCATTTACCAATGAGCAAATGGATTTAAACAAGAAATCCTGCCAACTTGATTTTCCTGATAATACATAATA(p.Pro24Leufs*28)(ccr5pc42と称する)であった。nampta変異体のジェノタイピングのために、切り取ったヒレ(成体)または全胚からDNAを単離し、Nampta_F(5’-tgccgtgagaagacaga-3’)およびNampta_R(5’-gcaatcaattgccttacctttt-3’)と称するオリゴヌクレチドを用いてPCR反応を実施した(PCR産物サイズ、nampla 117bpおよびnamptapc41 141bp)。ccr5変異体のジェノタイピングのために、オリゴヌクレオチドCcr5_F(5’-aacgaaactgggcatgtagc-3’)およびCcr5_R(5’-ccgggaataacaaagctca-3’)を用いてPCRを実施した(PCR産物サイズ、ccr5 618bpおよびccr5pc42 173bp)。
Generation and Genotyping of Zebrafish Mutant Lines Mutations of nampta and ccr5 were generated using the CRISPR/Cas9 system. Synthetic guide RNA (gRNA) targeting the gene of interest was generated as a crRNA:tracrRNA duplex [Alt-R® CRISPR-Cas9 system, IDT]. Gene-specific crRNA sequences were selected using the Alt-R® CRISPR-Cas9 Custom Guide RNA Design Tool (IDT) (nampta crRNA: 5′-acgacacaagacggtcttatGGG-3′, ccr5 crRNA_1: 5′- gtagcacccatgcaacaaTGG-3', ccr5 crRNA_2:5'-attttcctgataatacatccTGG-3'). Gene-specific crRNA was heteroduplexed to universal tracrRNA according to the manufacturer's recommendations to generate double-stranded gRNA. gRNA [nampta mutant with single gRNA, ccr5 mutant with double gRNA (ccr5 crRNA_1+cr5 crRNA_2)] and recombinant Cas9 protein [Alt-R® S. pCas9 Nuclease, IDT] was injected into the scutellum of 1-cell stage wild-type embryos to generate mutants. Injected embryos were grown to adulthood, mated with wild-type zebrafish, and screened to identify founders containing germline mutations. The mutant of interest identified is nampta c. 180_182delinsTCCGTCTTGCTGACCTTTCCAGCAG (p.Try61Profs*4) (referred to as namptapc41) and ccr5 c. 66578 delins ACCCCTATGCAACATCATTTACCAATGAGCAAATGGATTTAAACAAGAAATCCTGCCAACTTGATTTTCCTGATAATACATAATA (p.Pro24Leufs*28) (referred to as ccr5 pc42 ). For genotyping of nampta mutants, DNA was isolated from excised fins (adults) or whole embryos and oligonucleotides designated Nampta_F (5′-tgccgtgagaagacaga-3′) and Nampta_R (5′-gcaatcaattgccttacctttt-3′) were generated. (PCR product size, nampla 117 bp and nampta pc41 141 bp). For genotyping of ccr5 mutants, PCR was performed with oligonucleotides Ccr5_F (5′-aacgaaaactgggcatgtagc-3′) and Ccr5_R (5′-ccgggaataacaaagctca-3′) (PCR product size, ccr5 618 bp and ccr5 pc42 173 bp).
ゼブラフィッシュ幼生の筋損傷
4dpfの幼生に、リンゲル溶液中の0.01%トリカイン(MS-222)(Sigma-Aldrich)で麻酔をかけた。機械的損傷は、幼生を背面から上、前面から左に向けたとき、陰門の上の背側筋層または腹側筋層のいずれかに狙いを定めた。針刺し損傷は、過去に報告されているように実施した[Gurevich, D.B. et al. Asymmetric division of clonal muscle stem cells co-ordinate muscle regeneration in vivo.Science 353 6295 aad9969 (2016)]。簡潔には、筋原への単一の30ゲージ針による穿刺を行い、多くの損傷筋線維に対して広範な損傷を生じさせた。レーザー誘発損傷の場合、麻酔した幼生をリンゲル液中の1%低融点アガロースの薄層にマウントした。損傷は、Zeiss Axioplan顕微鏡(MicroPoint Laser System,Andor Technology)に接続したクマリン440 nm色素セルを通してパルスした紫外線-窒素レーザーを用いて行った。レーザー損傷は、40X水浸対物レンズを通して集光されたレーザービームから平均して5~10秒間のパルスを要した。傷害に対する即時反応の時系列解析のために、25X/1.05水浸対物レンズを備えたOlympus FVMPE-RS正立多光子顕微鏡で、SIMスキャナー(Olympus)を用いて790nm、200msecの滞留時間で、100%のレーザー出力で、筋繊維のアブレーションを行った。損傷に応答するマクロファージは、Fijiの手動追跡プラグインを使用して追跡した。
Muscle injury in
マウスの体積的筋肉喪失損傷および修復の評価
損傷:10~12週齢の雄のC57BL/6Jマウスに麻酔をかけ、左後肢を剃毛した。約1cmの片側切開を行い、下層の筋膜を露出させた。左後肢を伸ばし、周囲の組織を引っ込めながら切開部位を介して外に出した。大腿直筋の3×4mmの全厚を切除した。その直後に、損傷部位に、200ngまたは500ngのhrNAMPT(1)[ヒドロゲル成分;40μl、8mg/mlヒトフィブリノーゲン(FIB3、Enzyme Research Laboratories)、4U/mlウシトロンビン(T4648、Sigma)、5mM CaCl2、17μg/mlのアプロチニン(ab146286、Abcam)]の有無において、フィブリンヒドロゲルを満たして欠損部で重合させた。その後、軟部組織を縫合して閉じた。
Evaluation of Volumetric Muscle Loss Injury and Repair in Mice Injury: Male C57BL/6J mice aged 10-12 weeks were anesthetized and the left hind limb was shaved. A unilateral incision of approximately 1 cm was made to expose the underlying fascia. The left hind limb was extended and retracted as it exited through the incision site. A 3×4 mm full thickness resection of the rectus femoris muscle was excised. Immediately thereafter, 200 ng or 500 ng of hrNAMPT (1) [hydrogel component; /ml aprotinin (ab146286, Abcam)] was filled and polymerized at the defect. The soft tissue was then sutured closed.
組織学的解析:処置の10日後、動物を犠牲にし、組織学的解析のために創傷部を採取した。欠損部位および大腿四頭筋の関連する近位および遠位セグメント(大腿直筋、内側広筋、および外側広筋を含む)を切除し、包埋した。組織学的解析は、連続パラフィン切片(創傷の中央部分を通過して採取した4μmの切片)上で行った。複数の切片をマッソン三色染色し(コラーゲン沈着を検出するため)、線維化の程度(青い染色で表される)を、ImageJソフトウェア(バージョン1.51h、National Institutes of Health、米国)を用いた組織形態分析によって測定した。サンプル間の均一性を保つため、1.0mm~3.0mmの範囲の複数の深さで採取した内側広筋の長さを、切片調製時の深さを決定する組織切片間の基準として用いた。線維化の定量化のために、各深度における平均筋線維化面積をスコア化し、大腿直筋の面積で正規化した。筋の総面積は、各深度における大腿直筋の平均面積を算出することで決定される。 Histological Analysis: Ten days after treatment, animals were sacrificed and wounds were harvested for histological analysis. The defect site and associated proximal and distal segments of the quadriceps (including the rectus femoris, vastus medialis, and vastus lateralis) were resected and embedded. Histological analysis was performed on serial paraffin sections (4 μm sections taken through the central portion of the wound). Multiple sections were stained with Masson's trichrome (to detect collagen deposition) and the degree of fibrosis (represented by blue staining) was evaluated using ImageJ software (version 1.51h, National Institutes of Health, USA). Measured by histomorphometric analysis. To maintain sample-to-sample uniformity, vastus medialis lengths taken at multiple depths ranging from 1.0 mm to 3.0 mm were used as a reference between tissue sections to determine depth during section preparation. board. For fibrosis quantification, the average muscle fibrosis area at each depth was scored and normalized by the area of the rectus femoris. The total muscle area is determined by calculating the average area of the rectus femoris muscle at each depth.
フローサイトメトリーによる免疫細胞のプロファイリングおよびPAX7+細胞の定量化。0.5μgのhrNAMPT(1)をフィブリンヒドロゲルによって送達するか、またはコントロールフィブリンヒドロゲルのみで処置した4、6または8日後に、マウスをCO2窒息により安楽死させた。欠損部位および関連する大腿四頭筋の近位および遠位セグメントを単離し、890μlの完全RPMI(10%FBSおよび2mM Glutamax有、Life Technologies)中に入れた。組織を外科用はさみでミンチにし、100μlの10mg/mlのコラゲナーゼII(Sigma-Aldrich)および10μlの10mg/mlのDNAse I(Biolabs)を、また100μlのdispase II(10mg/ml)を、PAX7取得のために消化物に添加した。この混合物をボルテックスし、37℃で45分間インキュベートした。その後、コラゲナーゼを500μlの氷冷PBS、5%FBS、5mM EDTAで不活性化した。この混合物を70μmおよび40μmのフィルターで濾過した。上清を捨て、ペレットを250μlの完全なRPMIに再懸濁し、96ウェルUボトムプレートのウェルに分注し、抗体染色に使用した。細胞溶液を遠心分離し、上清を捨て、PBSで洗浄した。使用した細胞生存染色は、PBSで希釈したZombie Aqua(Biolegend) Live-Deadダイ100μl(1:400希釈)であり、4℃で30分間インキュベートした。その後、FcX(抗CD16/32抗体、Biolegend、1μg/ml)フローサイトメトリー緩衝液(PBS、5%FBS)で細胞をブロッキングした。4℃で20分間保持した後、フローサイトメトリー緩衝液で洗浄し、遠心分離した。一次表面抗体染色は、フローサイトメトリー緩衝液で希釈した抗マウス抗体カクテル(Biolegend)100μlで2回に分けて染色した。抗CD4(クローンRM4.5、#100516)、抗CD8(クローン53-6.7、#100738)、および抗CD3(クローン17A2、#100220)2μg/mlでT細胞染色を行った。好中球およびマクロファージを、2μg/mlの抗CD11b(クローンM1/70、#101208)、1μg/mlの抗Ly6G(クローン1A8、#127628)、4μg/mlの抗F4/80(クローンBM8、#123147)、10μg/mlの抗CD80(クローン16-10A1、#104714)、および2.6μg/ml 抗CD206(クローンC068C2、#141720)で染色した。細胞を氷上で30分間染色し、上記のように洗浄した。T細胞パネルの内部Foxp3染色のために、細胞を100μlの固定/透過溶液(42080、Biolegend)で35分間固定した。その後、細胞を洗浄し、0.5%サポニンおよび5μg/ml抗Foxp3(クローン3G3、#35-5773-U100)を含む100μlのフローサイトメトリー緩衝液に45分間再懸濁させた。その後、細胞をフローサイトメトリー緩衝液に再懸濁し(100μl)、Fortessa x20(Beckman Coulter)にて取得した。サテライト細胞のフローサイトメトリー染色は、フローサイトメトリー緩衝液で希釈した抗体カクテル(Biolegend)200μlで行った。5μg/mlの抗VCAM/CD106ビオチン(クローン429(MVCAM.A)、#105703)、2.5μg/mlの抗ストレプトアビジン(#405250)、2μg/mlの抗CD45(クローン30-F11、#103114)、抗CD11b(クローンM1/70、#101208)、抗Ly6G(クローン1A8、#127607)、1μg/ml抗CD31(クローンMEC13.3、#102507)を添加した。細胞を氷上で45分間染色し、上記のように洗浄した。細胞をまた、以下の細胞内抗体カクテルを含む0.5%サポニン入り200μlフローサイトメトリー緩衝液で氷上で1時間染色した:Biolegend 1μg/ml anti-Ki67(clone 16A8,#652411)、NovusBiologicals 10μg/ml Anti-Pax7(clone Pax7/497,#NBP2-34706AF488)。その後、25μlのInvitrogen Count Bright Absolute Counting Beads(25,000 beads,#C36950)を添加したフローサイトメトリー緩衝液(275μl)に細胞を再懸濁し、Fortessa x20(Beckman Coulter)で取得した。全イベントを取得し、傷害細胞1万個あたりのPAX7+細胞数を以下の式で算出した:損傷部のPAX7+数=10,000×PAX7+細胞数/[(1/25,000)×ビーズ数×(生細胞率/100)×消化後の総細胞数]。PAX7とKi67の二重陽性の細胞数を利用して、増殖しているPAX7+の細胞数を定量するために、同じ計算を行った。
Immune cell profiling and PAX7 + cell quantification by flow cytometry. Mice were euthanized by CO2
凍結切片の免疫蛍光染色:免疫染色は、抗原賦活を伴う標準プロトコル(10mMクエン酸ナトリウム、0.05% Tween 20、pH6.0)を用いて10μmの凍結切片に対して実施した。切片は、2% BSA、5% Normal Goat Serum/PBS、0.3% Triton-XおよびAffiniPure Fab Fragment Goat Anti-Mouse IgG(H+L)(Jackson Immuno Research Laboratories)でブロッキングし、マウス組織に対するマウス抗体の非特異結合を最低限に抑制した。抗体:マウス抗マウスPax7(2μg/ml、Developmental Studies Hybridoma Bank)および二次Alexa Fluor-coupled抗体(Thermo Fisher)を使用した。筋サルコレマは、ローダミン標識小麦胚芽アグルチニン(WGA)(Vector Laboratories)により、核はDAPI(Sigma-Aldrich)染色により、可視化した。
Immunofluorescence staining of frozen sections: Immunostaining was performed on 10 μm cryosections using a standard protocol (10 mM sodium citrate, 0.05
中心核を有する筋繊維の定量化:ヘマトキシリン・エオジン(H&E)染色を、4μmのパラフィン包埋切片に対して実施した。筋繊維内の中心核の数を、ImageJソフトウェア(バージョン1.51h、米国国立衛生研究所)を用いた組織形態学的解析により、1サンプルあたり5つの連続切片からカウントした。サンプル間の均一性を保つため、1mm~3mmの範囲の複数の深さで採取した内側広筋の長さを、切片調製時の深さを決定する組織切片間の基準として用いた。中心核細胞の平均数を定量化するために、各深度での総核数を、大腿直筋の面積で正規化した。 Quantification of muscle fibers with central nuclei: Hematoxylin and eosin (H&E) staining was performed on 4 μm paraffin-embedded sections. The number of central nuclei within muscle fibers was counted from 5 serial sections per sample by histomorphological analysis using ImageJ software (version 1.51h, National Institutes of Health). To maintain uniformity between samples, the length of the vastus medialis muscle taken at multiple depths ranging from 1 mm to 3 mm was used as a reference between tissue sections to determine depth during section preparation. To quantify the average number of central nuclear cells, the total number of nuclei at each depth was normalized by the area of the rectus femoris.
顕微鏡観察および画像解析
損傷に応答するマクロファージを追跡するための幼生全体の時系列イメージングは、Zeiss Lightsheet Z.1顕微鏡および5X/0.16 air対物レンズ、環境制御(28.5℃)を用いて実施した。XY分解能は1.14μm、Z分解能は5.5μmで、ライトシートの厚さは11.68μmとした。幼生1匹あたりの総撮影時間は25時間(1.5分間隔で1000個の3Dスタックを取得)、幼生の生存率は撮影セッション終了時に心拍数を評価することで確認した。追跡のため、マクロファージ画像をまず3Dメディアンフィルタでフィルタリングし、3D ImageJ Suite53のアルゴリズムを用いてヒステリシス閾値でセグメンテーションした。ヒステリシスの低閾値と高閾値を目視で選択した。次に、損傷部位から出る細胞を追跡するために、データセットを時間反転させた。傷口の縁は、ImageJ内で手動でラベル付けした。追跡手順は、連続するフレーム間の細胞のオーバーラップセグメンテーションに基づき行った。2つの細胞が近すぎて1つのオブジェクトを形成しているケースは、セグメンテーションアルゴリズムがそれらを分離することができなかったため、「マージ」とした。追跡されたマクロファージ画像は、結果の可視化のために反転させた。
Microscopy and Image Analysis Time-series imaging of whole larvae to track macrophages in response to injury was described in Zeiss Lightsheet Z.; 1 microscope and 5X/0.16 air objective, ambient control (28.5°C). The XY resolution was 1.14 μm, the Z resolution was 5.5 μm, and the thickness of the light sheet was 11.68 μm. Total imaging time per larva was 25 h (1000 3D stacks acquired at 1.5 min intervals) and larval viability was determined by assessing heart rate at the end of the imaging session. For tracking, macrophage images were first filtered with a 3D median filter and segmented with a hysteresis threshold using the 3D ImageJ Suite 53 algorithm. Low and high hysteresis thresholds were selected visually. The dataset was then time-reversed to track cells exiting the injury site. Wound edges were labeled manually in ImageJ. The tracking procedure was based on overlapping segmentation of cells between consecutive frames. Cases where two cells were too close together to form one object were marked as 'merged' because the segmentation algorithm was unable to separate them. Tracked macrophage images were inverted for visualization of results.
20X/1.0水浸対物レンズを装備したZeiss LSM 710正立共焦点顕微鏡を用いて、長期時系列撮影および単一Zスタック取得のためのライン走査型共焦点顕微鏡観察を実施した。光電変換は、405nmのダイオードレーザーを用いたブリーチングツールを用いて実施した。 Line scanning confocal microscopy for long-term time-series imaging and single Z-stack acquisition was performed using a Zeiss LSM 710 upright confocal microscope equipped with a 20X/1.0 water immersion objective. Photoelectric conversion was performed using a bleaching tool with a 405 nm diode laser.
40X/1.3油浸対物レンズとピエゾZステージを装備した倒立型LSM 880高速AiryScanコンフォーカルを用いて、高い時間分解能および空間分解能での時系列撮影を実施した。ボクセルサイズは0.2×0.2×1μmで一定とし、視野に応じて3~18フレーム/秒のフレーム速度で実施した。フォトブリーチングをイメージング後に測定し、1時間までのイメージング時間では最小であると判断された。
Time-series imaging with high temporal and spatial resolution was performed using an
固定および免疫染色した細胞培養サンプルを、Leica DMi8倒立広視野顕微鏡で10倍の対物レンズを使用してイメージ化した。複屈折のイメージングは、過去に報告されているように実施し[Berger, J., Sztal, T. & Currie,P.D.Quantification of birefringence readily measures the level of muscle damage in zebrafish.Biochemical and biophysical research communications 423, 785-788 (2012)]、その際、Abrioソフトウェア(CRI Hinds Instruments)と統合したLeica DM IRB正立顕微鏡を用い、5X対物レンズを使用した。画像は、ソフトウェアFiji52を使用して解析した。これにより、損傷部位の複屈折の平均グレー値をその前後の領域に対して正規化し、創傷部位の相対複屈折を算出した。 Fixed and immunostained cell culture samples were imaged on a Leica DMi8 inverted widefield microscope using a 10× objective. Birefringence imaging was performed as previously reported [Berger, J., Sztal, T. & Currie, P.D. Quantification of birefringence readily measures the level of muscle damage in zebrafish. 785-788 (2012)], using a Leica DM IRB upright microscope integrated with Abrio software (CRI Hinds Instruments) and using a 5X objective. Images were analyzed using the software Fiji52. This normalized the mean gray value of the birefringence of the injury site to the regions before and after it to calculate the relative birefringence of the wound site.
顕微鏡イメージは、Adobe Creative Cloud 2018、Fiji52およびImaris 9.2(Bitplane)で処置した。マクロファージ数のカウントとさらなる3D解析は、Imarisを使用してその体積を表面レンダリングすることによって行った。球形度分析では、(任意の値である1が割り当てられた)完全な球からの細胞の形状の偏差を評価した。球形度の値は、サーフェスレンダリングの要約統計量として生成させた。増殖幹細胞のカウントをFijiで実施した。PAX7とEdUの取得チャンネルを、閾値コマンドを使用してセグメント化した。画像計算機能により、EDU陽性PAX7細胞のみのマスクチャンネルを生成させた。Analyse Particlesコマンドを使用して、細胞数をカウントした。 Microscopic images were processed with Adobe Creative Cloud 2018, Fiji 52 and Imaris 9.2 (Bitplane). Counting of macrophage numbers and further 3D analysis were performed by surface rendering the volume using Imaris. The sphericity analysis evaluated the deviation of the cell shape from a perfect sphere (assigned an arbitrary value of 1). Circularity values were generated as summary statistics of surface rendering. Proliferating stem cell counts were performed in Fiji. Acquisition channels for PAX7 and EdU were segmented using threshold commands. The image calculator generated a mask channel of EDU-positive PAX7 cells only. Cell numbers were counted using the Analyze Particles command.
化学的処置
細胞のアブレーションは、若干の修正を加えて、過去に報告された[Pisharath, H. & Parsons, M. J. in Zebrafish 133-143 (Springer, 2009)]ように実施した。適切なステージの幼生を、リンゲル液中の5~10mMメトロニダゾール(Mtz)(シグマ-アルドリッチ)中でインキュベートし、実験エンドポイントまで毎日リフレッシュした。薬剤処置は、4dpfの針刺し損傷幼生を、損傷直後に5および10μMセニクリビロク(CVC)(Med Chem Express)、ならびに5および10μMマラビロク(MVC)(Med Chem Express)のリンゲル液中溶液でインキュベートし、毎日リフレッシュすることによって実施した。
Chemical Treatment Cell ablation was performed as previously reported [Pisharath, H. & Parsons, MJ in Zebrafish 133-143 (Springer, 2009)] with minor modifications. Appropriate stage larvae were incubated in 5-10 mM metronidazole (Mtz) (Sigma-Aldrich) in Ringer's solution and refreshed daily until experimental endpoint. Drug treatment was achieved by incubating 4 dpf needlestick-injured larvae with solutions in Ringer's solution of 5 and 10 μM Senikriviroc (CVC) (Med Chem Express) and 5 and 10 μM Maraviroc (MVC) (Med Chem Express) immediately after injury and refreshed daily. It was implemented by
レーザーアブレーションによる筋肉損傷に対する薬剤処置の効果は、幼生を損傷前に5μM CVCで2時間処置し、実験エンドポイントまで薬剤で維持することで評価した。NAMPT酵素阻害実験では、5dpf/1.75dpiの針刺し損傷幼生を、10μM GMX1778(Sigma-Aldrich)を含むリンゲル液に移し、実験エンドポイントまでその状態で維持した。ケモカイン補充実験は、タンパク質の吸着を最小限にするため、0.1%ウシ血清アルブミン(BSA)でコーティングしたプラスチック器具(使用前にリンゲル液でリンス)で一晩行った。幼生を、57nMの組み換えヒトビスファチン[hrNAMPT(1)](PeproTech)、57nMの組み換えマウスCCL8/MCP-2(mrCCL8)(PeproTech)、MtzとCVCとの組み合わせ、で処置した。 The effect of drug treatment on muscle damage by laser ablation was assessed by treating larvae with 5 μM CVC for 2 hours prior to injury and maintaining drug until experimental endpoint. For NAMPT enzyme inhibition experiments, 5 dpf/1.75 dpi needlestick-injured larvae were transferred to Ringer's solution containing 10 μM GMX1778 (Sigma-Aldrich) and maintained there until the experimental endpoint. Chemokine supplementation experiments were performed overnight on plasticware coated with 0.1% bovine serum albumin (BSA) (rinsed with Ringer's solution before use) to minimize protein adsorption. Larvae were treated with 57 nM recombinant human visfatin [hrNAMPT(1)] (PeproTech), 57 nM recombinant mouse CCL8/MCP-2 (mrCCL8) (PeproTech), Mtz in combination with CVC.
細胞培養への薬剤の補充は、C2C12細胞の増殖培地に以下を6時間添加することにより行った:1.9、9.5および19nMのhrNAMPT(1)(PeproTech)、1.9および9.5nMの組み換えヒトビスファチン[hrNAMPT(2)](Enzo Life Sciences)、100nMのCVC(Med Chem Express)、100nMのMVC(Med Chem Express)、100nMのPF-4136309(PF4)(Med Chem Express)、9.5nMのmrCCL8、9.5nMの組み換えマウスCCL4/MIP-1β(mrCCL4)(PeproTech)、9.5nMの組み換えマウスCCL2/MCP-1((PeproTech)、500nMのGMX1778(Sigma-Aldrich)とhrNAMPT(1)との組み合わせ。マウス初代筋芽細胞共培養の増殖培地に、以下を24時間添加した:9.5nMのhrNAMPT(2)(Enzo Life Sciences)、100nMのCVC(Med Chem Express)、100 nMのMVC(Med Chem Express)、100nMのPF4(Med Chem Express)および9.5nMのmrCCL4(PeproTech)。 Supplementation of drugs to cell cultures was performed by adding the following to the growth medium of C2C12 cells for 6 hours: 1.9, 9.5 and 19 nM hrNAMPT (1) (PeproTech), 1.9 and 9.nM. 5 nM recombinant human visfatin [hrNAMPT (2) ] (Enzo Life Sciences), 100 nM CVC (Med Chem Express), 100 nM MVC (Med Chem Express), 100 nM PF-4136309 (PF4) (Med Chem Express), 9. 5 nM mrCCL8, 9.5 nM recombinant mouse CCL4/MIP-1β (mrCCL4) (PeproTech), 9.5 nM recombinant mouse CCL2/MCP-1 ((PeproTech), 500 nM GMX1778 (Sigma-Aldrich) and hrNAMPT (1 The following were added to the growth medium of mouse primary myoblast co - cultures for 24 hours: 9.5 nM hrNAMPT (2) (Enzo Life Sciences), 100 nM CVC (Med Chem Express), 100 nM MVC (Med Chem Express), 100 nM PF4 (Med Chem Express) and 9.5 nM mrCCL4 (PeproTech).
LysoTrackerアッセイ:
幼生は、10μM LysoTracker(商標)Deep Red(Thermo Fisher)/リンゲル液で暗所にて1時間インキュベートし、イメージング前に新しいリンゲル液で5回リンスした。
LysoTracker Assay:
Larvae were incubated with 10 μM LysoTracker™ Deep Red (Thermo Fisher)/Ringer's solution for 1 hour in the dark and rinsed 5 times with fresh Ringer's solution before imaging.
5’-エトニル-2’-デオキシウリジン(EdU)標識
幼生:標識および検出は、過去に報告されているように実施したが[Nguyen, P.D. et al. Muscle stem cells undergo extensive clonal drift during tissue growth via Meox1-mediated induction of G2 cell-cycle arrest. Cell Stem Cell 21,107-119. e106 (2017)]55、その際、微修正を加えた。6dpf/2dpi幼生を、2.5nM EdU(Thermo Fisher)で1時間パルスし、固定前にさらに1.5時間追加パルスした。細胞培養:細胞を10μM EdU添加培地中で1時間インキュベートした。Eduパルス後、C2C12細胞を直ちに固定し、初代マウス筋芽細胞共培養細胞をPBSで洗浄し、培地で置換して、さらに2時間インキュベートし、その後細胞を固定した。細胞は、Click-iTTMEdU Alexa Fluro(商標)647 imaging Kit(Thermo Fisher)を用いて、製造元のプロトコルにしたがって処置した。
5′-Ethyl-2′-deoxyuridine (EdU) labeling Larvae: Labeling and detection were performed as previously reported [Nguyen, PD et al. Muscle stem cells undergo extensive clonal drift during tissue growth via Meox1-mediated induction of G2 cell-cycle arrest. Cell Stem Cell 21, 107-119. e106 (2017)] 55 , with minor modifications. 6 dpf/2 dpi larvae were pulsed with 2.5 nM EdU (Thermo Fisher) for 1 hour and an additional pulse of 1.5 hours before fixation. Cell culture: Cells were incubated for 1 hour in 10 μM EdU supplemented medium. After Edu pulse, C2C12 cells were immediately fixed and primary mouse myoblast co-culture cells were washed with PBS, replaced with medium and incubated for another 2 hours before fixing the cells. Cells were treated using the Click-iTTMEdU Alexa Fluro™ 647 Imaging Kit (Thermo Fisher) according to the manufacturer's protocol.
免疫組織化学およびin situハイブリダイゼーション
全マウント幼生への抗体染色は、既報の通り(Inoue, D. & Wittbrodt, J.One for all-a highly efficient and versatile method for fluorescent immunostaining in fish embryos.)、培養筋原細胞への抗体染色は、既報の通り[Figeac, N., Serralbo, O., Marcelle, C. & Zammit.PloS one 6, e19713 (2011)]、培養筋芽細胞については、既報の通り[Figueac, N., Serralbo, O., Marcelle, C. & Zammit, P. S. ErbB3 binding protein-1 (Ebp1) controls proliferation and myogenic differentiation of muscle stem cells. Developmental biology 386, 135-151 (2014)]実施した。in situハイブリダイゼーションに続き、標準的な手順で抗体染色を行った。抗体:マウス抗Pax7(1:10、DSHB)、ニワトリ抗GFP抗体(1:500、Thermo Fisher)、マウス抗mCherry抗体(1:500、Abcam)、ラット抗mCherry抗体(1:500、Kerafast)(免疫組織化学)、ウサギ抗PBEF1(抗NAMPT)抗体(1:50、Sigma-Aldrich)および二次Alexa Fluroカップリング抗体(Thermo Fisher)。核はDAPI(Sigma-Aldrich)で染色することにより可視化した。In situ ハイブリダイゼーションおよびプローブの作製は、既報の通り行った[Thisse, C. & Thisse, B.High-resolution in situ hybridization to whole-mount zebrafish embryos. Nature protocols 3, 59 (2008)]。使用したアンチセンスプローブ:mmp9[de Vrieze, E. , Sharif, F., Metz, J.R., Flik, G. & Richardson, M. K. Matrix metalloproteinases in osteoclasts of ontogenetic and regenerating zebrafish scales. Bone 48, 704-712 (2011)]。アンチセンスプローブの3’側にT7 RNA ポリメラーゼプロモーター、センスプローブの5’側にSP6 RNA ポリメラーゼプロモーターを含む、nampt(ENSDARG00000030598)PCRプローブを、プライマー5’-GAGtatttaggtgacactatagGTTTCATCGCAAGACGG-3’および5’-GAGtaatacgactcactatagGCGGGAAGCACCTTATAGCCT-3’を使用して作製した。ヘマトキシリン・エオジン染色を、標準的な方法に従って、5dpfおよび7dpf幼生の10μmクリオスタット断面について実施した。
Immunohistochemistry and in situ hybridization. Antibody staining for myogenic cells was performed as previously reported [Figeac, N., Serralbo, O., Marcelle, C. & Zammit.PloS one 6, e19713 (2011)]. [Figueac, N., Serralbo, O., Marcelle, C. & Zammit, PS ErbB3 binding protein-1 (Ebp1) controls proliferation and myogenic differentiation of muscle stem cells. Developmental biology 386, 135-151 (2014)] . Following in situ hybridization, antibody staining was performed using standard procedures. Antibodies: mouse anti-Pax7 (1:10, DSHB), chicken anti-GFP antibody (1:500, Thermo Fisher), mouse anti-mCherry antibody (1:500, Abcam), rat anti-mCherry antibody (1:500, Kerafast) ( immunohistochemistry), rabbit anti-PBEF1 (anti-NAMPT) antibody (1:50, Sigma-Aldrich) and secondary Alexa Fluro-coupled antibody (Thermo Fisher). Nuclei were visualized by staining with DAPI (Sigma-Aldrich). In situ hybridization and probe preparation were performed as previously reported [Thisse, C. & Thisse, B. High-resolution in situ hybridization to whole-mount zebrafish embryos.
NAMPTのCCR5への結合(ELISA)
hrNAMPTのhrCCR5への結合:ELISAプレート(中程度結合、Greiner Bio-One)に、PBS中の1%BSAまたは20nMのGST融合ヒトCCR5(hrCCR5,Abcam)を4℃において一晩コートした。ウェルを0.05% Tween-20を含むPBS(PBS-T)中の1% BSAで室温で1時間ブロッキングした。ウェルをPBS-Tで3回洗浄し、さらにhrNAMPT(1)(Peprotech)と共に0.1% BSAを含むPBS-T中で1時間、漸増濃度(0nM~800nM)でインキュベートした。結合したNAMPT分子を、NAMPT用のビオチン化抗体とHRP-ストレプトアビジン(Human PBEF/Visfatin DuoSet ELISA,R&D Systems)とを用いて検出した。BSAをコートしたウェルで得られたシグナルを用いて、各NAMPT濃度における非特異的結合を減算し、特異的結合量を算出した。特異的結合のデータをPrism 7で非線形回帰し、A450nm=Bmax*[NAMPT]/(KD+[NAMPT])を用いて解離定数(KD)を求めた。
Binding of NAMPT to CCR5 (ELISA)
Binding of hrNAMPT to hrCCR5: ELISA plates (moderate binding, Greiner Bio-One) were coated overnight at 4°C with 1% BSA or 20 nM GST-fused human CCR5 (hrCCR5, Abcam) in PBS. Wells were blocked with 1% BSA in PBS containing 0.05% Tween-20 (PBS-T) for 1 hour at room temperature. Wells were washed three times with PBS-T and further incubated with hrNAMPT (1) (Peprotech) at increasing concentrations (0 nM to 800 nM) in PBS-T containing 0.1% BSA for 1 hour. Bound NAMPT molecules were detected using a biotinylated antibody for NAMPT and HRP-streptavidin (Human PBEF/Visfatin DuoSet ELISA, R&D Systems). Using the signal obtained from the BSA-coated wells, non-specific binding at each NAMPT concentration was subtracted to calculate the amount of specific binding. Specific binding data were non-linearly regressed in
hrNAMPTのmrCCR5への競合的結合:ELISAプレート(中程度結合、Greiner Bio-One)に、PBS中の1%BSAまたは20nMの組み換えマウスCCR5(MyBioSource)を4℃で一晩コートした。次に、ウェルを0.05% Tween-20を含むPBS(PBS-T)中の1% BSAで室温で1時間ブロッキングした。ウェルをPBS-Tで3回洗浄し、さらに100nM hrNAMPT(1)(Peprotech)を含む0.1%BSA入りPBS-T中で1時間、漸増濃度(0nM~400nM)のマウスCCL4(Peprotech)とインキュベートした。結合したhrNAMPT(1)分子を、NAMPT用のビオチン化抗体とHRP-ストレプトアビジン(Human PBEF/Visfatin DuoSet ELISA,R&D Systems)を用いて検出した。BSAをコートしたウェルで得られたシグナルを用いて、各rhNAMPT濃度における非特異的結合を減算し、特異的結合量を算出した。特異的結合のデータは、A450nm=A450nmMin+(A450nmMax-A450nmMin)/(1+10(X-LogIC50))により、CCL4の半量阻害濃度(IC50)を求め、Prism 7で非線形回帰によりフィッティングさせた。
Competitive binding of hrNAMPT to mrCCR5: ELISA plates (moderate binding, Greiner Bio-One) were coated overnight at 4°C with 1% BSA or 20 nM recombinant mouse CCR5 (MyBioSource) in PBS. Wells were then blocked with 1% BSA in PBS containing 0.05% Tween-20 (PBS-T) for 1 hour at room temperature. The wells were washed three times with PBS-T and then treated with increasing concentrations (0 nM to 400 nM) of mouse CCL4 (Peprotech) in PBS-T with 0.1% BSA containing 100 nM hrNAMPT (1) (Peprotech) for 1 hour. incubated. Bound hrNAMPT (1) molecules were detected using a biotinylated antibody for NAMPT and HRP-streptavidin (Human PBEF/Visfatin DuoSet ELISA, R&D Systems). The signal obtained from the BSA-coated wells was used to subtract the non-specific binding at each rhNAMPT concentration to calculate the amount of specific binding. The specific binding data were calculated by A 450 nm = A 450 nm Min + (A 450 nm Max - A 450 nm Min)/(1 + 10 (X-Log IC50) ) to determine the half-maximum inhibitory concentration (IC50) of CCL4 and non-linear regression with
マクロファージ上清中のNAMPT:Maf/DKO細胞およびマウスマクロファージ細胞株Raw 264.7(ATCC)を増殖培地(DMEM+10% FBS+10ng/ml M-CSF)で16時間培養し、回収した上清中のタンパク質を、公称分子量10kDa制限のAmicon(登録商標)Ultra-15遠心フィルター(Merck)を用いて濃縮した。上清中のNAMPTを、Human PBEF/Visfatin DuoSet ELISA(R&D Systems)を用いて、製造元の指示に従って定量した。細胞表面CCR5受容体濃度:マウス筋細胞株C2C12を上記のように培養した。細胞は、70~80%コンフルエント時にセルスクレイパーを用いて剥離し、抽出キット(Plasma Membrane Protein Extraction Kit,Abcam)を用いて膜タンパク質を単離した。次に膜抽出液中のCCR5濃度をELISA法(Mouse Ccr5 ELISA Kit,Biorbyt)で測定し、細胞あたりのCCR5量を、[CCR5](分子/細胞)=[CCR5](ng/細胞)/CCR5mw*10-9*N0(式中、N0=アボガドロ定数)を用いて計算した。 NAMPT in macrophage supernatant: Maf/DKO cells and mouse macrophage cell line Raw 264.7 (ATCC) were cultured in growth medium (DMEM + 10% FBS + 10 ng/ml M-CSF) for 16 hours, and proteins in the recovered supernatant were analyzed. , was concentrated using Amicon® Ultra-15 centrifugal filters (Merck) with a nominal molecular weight limit of 10 kDa. NAMPT in the supernatant was quantified using the Human PBEF/Visfatin DuoSet ELISA (R&D Systems) according to the manufacturer's instructions. Cell surface CCR5 receptor concentration: The mouse muscle cell line C2C12 was cultured as described above. Cells were detached using a cell scraper when 70-80% confluent and membrane proteins were isolated using an extraction kit (Plasma Membrane Protein Extraction Kit, Abcam). Next, the CCR5 concentration in the membrane extract was measured by ELISA (Mouse Ccr5 ELISA Kit, Biorbyt), and the amount of CCR5 per cell was calculated as [CCR5] (molecule/cell) = [CCR5] (ng/cell) /CCR5. Calculated using mw * 10-9 * N0 (where N0 = Avogadro's constant).
マウスサイトカインアレイ
Maf/DKO細胞を増殖培地(DMEM+10%FBS+10ng/ml M-CSF)で16時間培養し、上清を採取した。サイトカインアレイ(Proteome profiler array,R&D systems,ARY006)は、製造元の指示に従って実施した。簡単に言うと、ニトロセルロース膜を、ロッキングプラットフォームシェーカー上で室温で1時間ブロッキングした。ブロッキングステップの間、0.7mlの試料をArray Bufferで1.5mlまで増量し、Mouse Cytokine Array Panel A Antibody Cocktailとともに室温で1時間インキュベーションした。その後、サンプルをメンブレン上で4℃、ロッキングプラットフォームシェーカーで一晩インキュベートした。メンブレンを洗浄し、次にストレプトアビジン-HRPと30分間、室温でインキュベートした。最後に、Chemi Reagent Mixを加えてメンブレンを現像し、Biorad Chemidoc MPシステムで画像化し、(Image Labソフトウェア、Bio Rad)を使用して分析した。
Mouse Cytokine Array Maf/DKO cells were cultured in growth medium (DMEM+10% FBS+10 ng/ml M-CSF) for 16 hours and the supernatant was harvested. Cytokine arrays (Proteome profiler array, R&D systems, ARY006) were performed according to the manufacturer's instructions. Briefly, nitrocellulose membranes were blocked for 1 hour at room temperature on a rocking platform shaker. During the blocking step, 0.7 ml samples were brought up to 1.5 ml with Array Buffer and incubated with Mouse Cytokine Array Panel A Antibody Cocktail for 1 hour at room temperature. Samples were then incubated on the membrane overnight at 4°C on a rocking platform shaker. Membranes were washed and then incubated with streptavidin-HRP for 30 minutes at room temperature. Finally, Chemi Reagent Mix was added to develop the membrane, imaged on a Biorad Chemidoc MP system and analyzed using (Image Lab software, Bio Rad).
細胞培養
マウス筋細胞株C2C12[Yaffe, D. & Saxel, O. Serial passaging and differentiation of myogenic cells isolated from dystrophic mouse muscle. Nature 270, 725 (1977)]を成長培地[ダルベッコ変法イーグル培地(4.5g/l D-グルコース、L-グルタミンなし、ピルビン酸NAなし(Gibco))+20% ウシ胎児血清-One Shot(Gibco)+1% Glut Max 100x(Gibco)]にて培養した。細胞を37℃、5% CO2で維持した。70%コンフルエント、継代8回の細胞を、T75フラスコから0.025% トリプシン EDTA(Gibco)で抽出し、増殖培地で中和後、180×gで5分間回転させ細胞をペレット化した。その後、細胞を10mlの新鮮な成長培地に再懸濁した。500μlの細胞を1×103細胞/mlの密度で8-well on cover glass II(Sarstedt)のチャンバースライドにプレーティングした。細胞を37℃で4時間静置し、再付着させた。薬剤処置では、培地に適切な用量を補充し、6時間培養した。
Cell culture Mouse muscle cell line C2C12 [Yaffe, D. & Saxel, O. Serial passingaging and differentiation of myogenic cells isolated from dystrophic mouse muscle. 5 g/l D-glucose, no L-glutamine, no pyruvate NA (Gibco)) + 20% fetal bovine serum-One Shot (Gibco) + 1% Glut Max 100x (Gibco)]. Cells were maintained at 37°C, 5% CO2. 70% confluent,
マウス初代筋芽細胞の単離では、E17.5 C57/BL6Jマウスの四肢骨格筋をミンチにして0.125% トリプシンで37℃、20分間消化した。10cm2組織培養ディッシュ(ディッシュあたり2個の胚)の増殖培地(DMEM+20%FBS)中、細胞を1時間プレーティングすることで線維芽細胞を枯渇させた。非付着細胞を含む培地を、ゼラチンコート10cm2組織培養ディッシュの増殖培地に24時間再プレーティングした。筋芽細胞を、DMEM+20%FBS+10%L929調整培地のゼラチンコート48ウェルプレートで、共培養前に、線維芽細胞を再び枯渇させた。10万個の筋芽細胞を、ウェルあたり、7500個のMafB/c-Maf欠損(Maf-DKO)マクロファージ[Aziz, A., Soucie, E. , Sarrazin, S. & Sieweke,M.H. MafB/c-Maf deficiency allows self-renewal of differentiated functional macrophage. Science 326, 867-871 (2009)]または1,000個の3T3細胞と共に、プレーティングした。薬剤処置では、培地に適切な用量を補充し、24時間培養した。 For the isolation of mouse primary myoblasts, E17.5 C57/BL6J mouse limb skeletal muscle was minced and digested with 0.125% trypsin at 37° C. for 20 minutes. Fibroblasts were depleted by plating cells for 1 hour in growth medium (DMEM + 20% FBS) in 10 cm2 tissue culture dishes (2 embryos per dish). Medium containing non-adherent cells was replated in growth medium on gelatin-coated 10 cm 2 tissue culture dishes for 24 hours. Myoblasts were again depleted of fibroblasts prior to co-culture on gelatin-coated 48-well plates in DMEM+20% FBS+10% L929 conditioned medium. 100,000 myoblasts, 7500 MafB/c-Maf-deficient (Maf-DKO) macrophages per well [Aziz, A., Soucie, E., Sarrazin, S. & Sieweke, MH MafB/c- Maf deficiency allows self-renewal of differentiated functional macrophage. Science 326, 867-871 (2009)] or plated with 1,000 3T3 cells. For drug treatment, the medium was supplemented with the appropriate dose and cultured for 24 hours.
細胞表面CCR5受容体濃度:
マウス筋細胞株C2C12を上記のように培養した(上記参照)。マウスマクロファージ細胞株Raw 264.7(ATCC)を成長培地(Dulbeccoの修飾Eagle培地+10% FBS)中で培養した。細胞は、70~80%コンフルエント時にセルスクレイパーを用いて剥離し、抽出キット(Plasma Membrane Protein Extraction Kit,Abcam)を用いて膜タンパク質を単離した。次に膜抽出液中のCCR5濃度をELISA法(Mouse Ccr5 ELISA Kit,Biorbyt)で測定し、細胞あたりのCCR5量を、[CCR5](分子/細胞)=[CCR5](ng/細胞)/CCR5mw*10-9*N0(式中、N0=アボガドロ定数)を用いて計算した。
Cell surface CCR5 receptor concentration:
The mouse muscle cell line C2C12 was cultured as described above (see above). Mouse macrophage cell line Raw 264.7 (ATCC) was cultured in growth medium (Dulbecco's modified Eagle medium + 10% FBS). Cells were detached using a cell scraper when 70-80% confluent and membrane proteins were isolated using an extraction kit (Plasma Membrane Protein Extraction Kit, Abcam). Next, the CCR5 concentration in the membrane extract was measured by ELISA (Mouse Ccr5 ELISA Kit, Biorbyt), and the amount of CCR5 per cell was calculated as [CCR5] (molecule/cell) = [CCR5] (ng/cell) /CCR5. Calculated using mw * 10-9 * N0 (where N0 = Avogadro's constant).
蛍光活性化細胞選別(FACS)、単一細胞RNA配列決定および解析
損傷応答マクロファージは、以前に報告されたようにFACSによって単離したが[Ratnayake, D. & Currie, P.D. in Myogenesis 245-254 (Springer, 2019)]、以下の変更を加えた。4dpfのTg(mpeg1:mCherry)幼生に針刺し損傷を施し、1、2、3dpiで損傷部位を解剖し、組織を単細胞懸濁液にまで分散させた。損傷を受けていない幼虫の体幹組織も解析に含めた。細胞をFACS Aria II(BD biosciences)を用いて選別した。生きた個々のマクロファージ(mCherry蛍光、DAPI排除、前方および側方散乱特性に基づく)を、5μlのVapor-Lock(Qiagen)に含まれる100~200nlのCEL-seqプライマー、dNTPs、合成mRNA Spike-Inを含む事前調製された384ウェルプレートに選別した。選別後すぐにプレートをスピンダウンし、配列決定まで-80℃で凍結させた。
Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS), Single Cell RNA Sequencing and Analysis Wound-responsive macrophages were isolated by FACS as previously reported [Ratnayake, D. & Currie, PD in Myogenesis 245-254 ( Springer, 2019)], with the following changes: 4 dpf Tg(mpeg1:mCherry) larvae were injured with a needle stick, the injury site was dissected at 1, 2, 3 dpi and the tissue dispersed into a single cell suspension. Trunk tissue from uninjured larvae was also included in the analysis. Cells were sorted using a FACS Aria II (BD biosciences). Viable individual macrophages (based on mCherry fluorescence, DAPI exclusion, forward and side scatter properties) were spiked with 100-200 nl of CEL-seq primers, dNTPs, synthetic mRNA Spike-In in 5 μl of Vapor-Lock (Qiagen). were sorted into pre-prepared 384-well plates containing Plates were spun down immediately after sorting and frozen at −80° C. until sequencing.
単一細胞RNA-配列決定ライブラリーは、以前に報告されたようにSORT-seqプラットフォームを使用して調製した[Muraro, M. J. et al. A single-cell transcriptome atlas of the human pancreas. Cell systems 3, 385-394. e383 (2016)]。このプラットフォームでは、Cel-Seq2プロトコル[Hashimshony, T. et al. CEL-Seq2: Sensitive highly-multiplexed single-cell RNA-Seq. Genome biology 17, 77 (2016)]に従って、ロボット液体ハンドラーの助けを借りて行われる。このプロトコルの結果、各細胞がバーコード化され、単離されたすべてのマクロファージの単一細胞トランスクリプトームが生成される。各タイムポイントは独立して再現され、その結果、タイムポイントごとに約768個のマクロファージ(合計3072個のマクロファージ)が個別に配列決定されることになる。次世代シーケンスは、Illumina NextSeqプラットフォームを使用して実施した。ペアリードは、ゼブラフィッシュ参照アセンブリーバージョン10(GRC10)に対してマッピングした。FASTQファイルは、以前に報告されたように処置した[Muraro, M. J. et al. (2016); Gruen, D. et al. De novo prediction of stem cell identity using single-cell transcriptome data.Cell Stem Cell 19, 266-277 (2016)]。bwa[Li, H. & Durbin, R. Fast and accurate long-read alignment with Burrows-Wheeler transform.Bioinformatics 26, 589-595 (2010)]を用いて、転写産物のマッピング可能性を高めるための3’UTRアノテーションを改良したトランスクリプトームデータセットを使用し[Junker, J.P. et al. Genome-wide RNA Tomography in the zebrafish embryo. Cell 159, 662-675 (2014)]、ペアエンドリードを、ゼブラフィッシュのトランスクリプトームにアライメントした。リード1は正しい細胞やライブラリーにリードを割り当てるために使用し、リード2は遺伝子モデルにマッピングした。リードカウントではまず、同一遺伝子にマッピングされたライブラリー、細胞、分子バーコードの組み合わせが同一である重複リードを削除することにより、UMIバーコードの補正を行った。次に、転写カウントを、カウント、256通りのUMIの可能性、ポアソンカウント統計に基づき、予想される分子数に調整した。カウントファイルを作成するためのスクリプトは、https://github.com/vertesy/TheCorvinas/tree/master/Python/MapAndGo2:https://github.com/vertesy/TheCorvinas/blob/master/Python/MapAndGo/Readme_MapAndGo.mdに存在する。スパイクインRNAを廃棄し、さらなる解析には含めなかった。すべてのアッセイプレート(傷害タイプのテクニカルレプリケート)の転写物カウントを、ダウンストリーム解析のために1つのマトリックスに結合した。Seurat(v2.3.4)を用いて、結合されたサンプルの転写産物カウントのダウンストリーム解析を実施した。転写カウントの行列はCreateSeuratObject関数(min.cell=25,min.genes=250)を用いてインポートし、以下の閾値で低品質細胞をFilterCellsで廃棄した:最小500および最大3500の遺伝子、最大10%のミトコンドリア遺伝子、最小1000および最大15000のUMI).フィルタリングされたデータセットを、スケールファクター10000を使用して対数正規化し、~2800遺伝子のセットを線形次元削減に使用した(FindVariableGenes,x.low.cutoff=0.05,x.high.cutoff=3,y.cutoff=0.5)。細胞あたりのUMI数、細胞あたりのミトコンドリアリードの割合を回帰することで、不要な変動源を除去した。クラスタリング解析は、SeuratのFindClusters関数(reduction.type=“pca”,dims.Use=1:50,resolution=0.5,save.SNN=TRUE)とRunTSNEを用いた非線形次元削減(reduction.use=“pca”,dims.use=1:50,perplexity=30,tsne.method=“Rtsne”)により実施した。7つの細胞クラスターが同定された。クラスターのバイオマーカライブラリーに、Findライブラリーリーkers(logfc.threshold=0.25,test.use=“wilcox”)またはFindMarkers(min.pct=0.20)関数を使用して、すべてのクラスターを互いに比較するか、クラスター固有の比較をした。軌跡解析は、scanpyパッケージ(v1.4.5.2.dev6+gfa408dc)87の一部であるpartition-based graph abstraction(PAGA)86を使用して実施した。要約すると、データポイント(セル)の近傍グラフを、scanpy.pp.neighbors関数88(PCAおよびUMAPのように上位50主成分から開始し、近傍数35)を使用して作成し、次に、scanpyのscanpy.tl.paga関数を用いて、先に特定したクラスターをグループとしてPAGAを実行した。最後に、PAGAのセル埋め込みは、scanpyのscanpy.tl.draw_graph関数を使ってPAGA座標で初期化したフォースダイレクト・レイアウト(FDL)を用いて表現した(Force Atlas 2 layout)。
Single-cell RNA-sequencing libraries were prepared using the SORT-seq platform as previously reported [Muraro, MJ et al. A single-cell transcriptome atlas of the human pancreas.
疑似時間解析は、拡散疑似時間(DPT)89を用いて行った。Scanpyのscanpy.tl.dpt関数は、以前に定義したクラスター3(非損傷タイムポイントの細胞で構成)をルートとして実行した。PAGAおよびFDLプロットは、scanpyのsc.pl.paga sc.pl.paga_path(n_avg=25)およびscanpy.pl.draw_graph関数を使用して作成した。 Pseudo-time analysis was performed using diffusion pseudo-time (DPT) 89 . Scanpy's scanpy. tl. The dpt function was run with the previously defined cluster 3 (composed of cells at uninjured timepoints) as the root. PAGA and FDL plots are from scanpy sc. pl. paga sc. pl. paga_path(n_avg=25) and scanpy. pl. Created using the draw_graph function.
Metascape(http://metascape.org)を用いて、各クラスターの差分発現遺伝子を用いた生物学的プロセスエンリッチメント解析を行った。 Biological process enrichment analysis using differentially expressed genes in each cluster was performed using Metascape (http://metascape.org).
ゼブラフィッシュの組織特異的機能喪失型変異
Tol2-flanked導入遺伝子Tg(4xUAS:NLS-Cas9,cryaa:EGFP)gl36Tg[Tg(4XUAS:NLS-Cas9,cryaa:EGFP)]およびTg(4xUAS:NLS-Cas9,cmlc2:RFP)gl37Tg[Tg(4XUAS:NLS-Cas9,cmlc2:RFP)とする]は、Gatewayクローニングによりアセンブルした。これらのコンストラクトを、必要なバックグラウンドにTol2 mRNAとともにマイクロインジェクションした。Tg(4XUAS:NLS-Cas9,cryaa:EGFP)は、Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry)バックグラウンドに、Tg(4XUAS:NLS-Cas9,cmlc2:RFP)は、Tg(mpx:KALTA4/UAS:NfsB-mCherry)およびTg(pax7b:Gal4;UAS:GFP)バックグラウンドに導入した。このバックグラウンドへのF0およびF1戻し交配による3つの導入遺伝子の共分離は、適切な蛍光を有する胚を選択することで実施した[Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry/4XUAS:NLS-CAS9,cryaa:EGFP):赤色のマクロファージがmpeg1:GAL4FF導入遺伝子の存在を確認し、緑色の目が、4xUAS:NLS-Cas9に連結したcryaa:EGFPマーカー遺伝子の存在を確認するよう選別した(この系統をmpeg1-Cas9と称する)。Tg(mpx:KALTA4/UAS:NfsB-mCherry/4XUAS:NLS-Cas9,cmlc2:RFP):赤い好中球と赤い心臓を選別した(この系統をmpx-Cas9と称する)。Tg(pax7b:Gal4;UAS:GFP/4XUAS:NLS-Cas9,cmlc2:RFP):緑色の筋幹細胞/前駆細胞および赤色の心臓を選別した(この系統をpax7b-Cas9と称する)]。遺伝子編集実験には、F2世代またはF3世代の成体からインクロスした胚を使用した。namptaおよびccr5のターゲティングには、変異体の作製に用いたgRNAまたは二重gRNAの組み合わせを用いた(上記参照)。namptbのターゲティングには、二重のgRNAの組み合わせを使用した。これらのgRNAは、namtb crRNA_1,5’-ttctctgaccaaacgcaAGG-3’およびnamptb crRNA_2,5’-gttgacctgtgaacgtgataGGG-3’を用いて作製したものである。namptaの個別gRNA、ccr5とnamptbの二重gRNAの効率を、胚全体の遺伝子編集で試験したところ、89~100%の形質転換効率があることが示された。組織特異的な遺伝子編集を行うために、3nLのgRNAミックス[3μM gRNA(2重gRNAを使用する場合は各gRNAを1.5μL)+0.5μLの2%フェノールレッド+1.5μL 0.1M KCl mix]を1細胞期の胚の細胞に注入した。
Zebrafish tissue-specific loss-of-function mutations Tol2-flanked transgene Tg(4xUAS:NLS-Cas9, cryaa:EGFP) gl36Tg [Tg(4XUAS:NLS-Cas9, cryaa:EGFP)] and Tg(4xUAS:NLS-Cas9 , cmlc2:RFP) gl37Tg [denoted as Tg(4XUAS:NLS-Cas9, cmlc2:RFP)] was assembled by Gateway cloning. These constructs were microinjected along with Tol2 mRNA in the required background. Tg (4XUAS: NLS-Cas9, cryaa: EGFP) is Tg (mpeg1: GAL4FF / UAS: NfsB-mCherry) background, Tg (4XUAS: NLS-Cas9, cmlc2: RFP) is Tg (mpx: KALTA4 / UAS: NfsB-mCherry) and Tg (pax7b: Gal4; UAS: GFP) backgrounds. Co-segregation of the three transgenes by F0 and F1 backcrossing to this background was performed by selecting embryos with appropriate fluorescence [Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry/4XUAS:NLS- CAS9, cryaa:EGFP): red macrophages confirmed the presence of the mpeg1:GAL4FF transgene and green eyes sorted to confirm the presence of the cryaa:EGFP marker gene linked to 4xUAS:NLS-Cas9 (this The strain is called mpeg1-Cas9). Tg (mpx:KALTA4/UAS:NfsB-mCherry/4XUAS:NLS-Cas9, cmlc2:RFP): Red neutrophils and red hearts were sorted (this line is called mpx-Cas9). Tg(pax7b:Gal4; UAS:GFP/4XUAS:NLS-Cas9, cmlc2:RFP): green muscle stem/progenitor cells and red heart were sorted (this lineage is called pax7b-Cas9)]. For gene editing experiments, embryos incross from adults of the F2 or F3 generation were used. Targeting nampta and ccr5 used the gRNA or double gRNA combination used to generate the mutants (see above). Dual gRNA combinations were used for targeting of nmptb. These gRNAs were generated using namtb crRNA_1,5'-ttctctgaccaaaacgcaAGG-3' and namptb crRNA_2,5'-gttgacctgtgaacgtgataGGG-3'. The efficiency of individual gRNAs of nampta, double gRNAs of ccr5 and namptb, was tested in whole embryo gene editing and was shown to have a transformation efficiency of 89-100%. For tissue-specific gene editing, 3 nL gRNA mix [3 μM gRNA (1.5 μL of each gRNA if dual gRNAs are used) + 0.5 μL 2% phenol red + 1.5 μL 0.1 M KCl mix ] were injected into the cells of 1-cell stage embryos.
NAD/NADHの可視化および定量化
ゼブラフィッシュ幼生のNADHのインビボ二光子励起蛍光は、Olympus FVMPE-RS正立多光子顕微鏡で25X/1.05の水浸対物レンズを用いて測定した。波長810nm、450/70バンドパスフィルターを用いた。mCherry蛍光の検出には、同じ波長および610/70のバンドパスフィルターを用いた。高解像度データセットの作成には、ガルボスキャナーを使用し、タイムラプスイメージングには、光毒性効果を最小化するために8kHzのレゾナンススキャナーを使用した。
Visualization and Quantification of NAD/NADH In vivo two-photon excited fluorescence of NADH in zebrafish larvae was measured with an Olympus FVMPE-RS upright multiphoton microscope using a 25X/1.05 water immersion objective. A wavelength of 810 nm and a 450/70 bandpass filter were used. The same wavelength and 610/70 bandpass filter was used for detection of mCherry fluorescence. A galvo scanner was used to generate high-resolution datasets, and an 8 kHz resonance scanner was used for time-lapse imaging to minimize phototoxic effects.
In vitroでの総NAD+およびNADHレベル、およびそれらの個別レベル(それらの比率を決定するため)は、NAD/NADH-Glo(商標)アッセイ(Promega)を用いて、サプライヤーの指示に従い測定した。総NAD/NADHの測定:マクロファージ特異的namptノックアウト幼生(mpeg1-Cas9+nampt gRNA注射)および対照(mpeg1-Cas9)幼生から選別したマクロファージでアッセイを実施した。2dpfのコントロール幼生を、NAMPT酵素阻害剤GMX1778(10μM)(Sigma-Aldrich)またはNAMPTの律速酵素触媒産物であるニコチンアミドモノヌクレオチド(NMN)(100μM)(Sigma-Aldrich)のいずれかに浸漬させた。これらはアッセイの検出範囲を確認するための追加の対照として使用した。3dpfのmpeg1+マクロファージを各群から2000細胞/ウェル密度で50μL PBSを含む白色平底96ウェルプレート(Costar)に選別した。細胞を、50μLのNAD/NADH Glo(商標)検出試薬でインキュベートした。1時間インキュベート後、マイクロプレートリーダー(BMG PHERAstar;ゲイン3600、積分時間1秒)で発光を測定した。各測定点は、相対発光単位(RLU)で測定した平均発光反応を表す。NAD+およびNADHの個別の測定:Tg(mpeg:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry)4dpfの無傷の幼生の体幹、ならびに1dpi(5dpf)および2dpi(6dpf)の筋層針刺し損傷幼生部位、から分離したFACS選別したmCherry+マクロファージに対してアッセイした。5000細胞/ウェル密度で細胞を、50μL PBSを含む白い平底96ウェルプレート(コスター社)に選別した。製造元の指示に従い、NAD+またはNADHのどちらか一方を除去するために2つの別々の反応を行い、残りの代謝物を100μLのNAD/NADH Glo(商標)検出試薬で検出した。2時間のインキュベーション後、前述と同様に発光を測定し、NAD+とNADHの量からNAD+/NADH比を算出した。
In vitro total NAD + and NADH levels and their individual levels (to determine their ratios) were measured using the NAD/NADH-Glo™ assay (Promega) according to the supplier's instructions. Measurement of total NAD/NADH: Assays were performed on macrophages sorted from macrophage-specific nampt knockout larvae (mpeg1-Cas9+nampt gRNA injected) and control (mpeg1-Cas9) larvae. Control larvae at 2 dpf were immersed in either the NAMPT enzyme inhibitor GMX1778 (10 μM) (Sigma-Aldrich) or nicotinamide mononucleotide (NMN) (100 μM), the rate-limiting enzymatic catalytic product of NAMPT (Sigma-Aldrich). . These were used as additional controls to confirm the detection range of the assay. 3 dpf of mpeg1 + macrophages were sorted from each group at a density of 2000 cells/well into white flat-bottomed 96-well plates (Costar) containing 50 μL PBS. Cells were incubated with 50 μL of NAD/NADH Glo™ detection reagent. After incubation for 1 hour, luminescence was measured with a microplate reader (BMG PHERAstar; gain 3600,
RT-PCR
FACSで選別したpax3a+細胞からTRIzolTM Reagent(Thermo Fisher)を用いてTotal RNAを抽出した。cDNAはiScriptTM Advanced cDNA Synthesis Kit(Bio-Rad)を用いて製造元の指示に従い合成した。RT-PCR では、GoTaq(登録商標)Green Master Mix(Promega)を用いて10μlの反応をセットアップした。zfccr5の増幅に用いたプライマーは、5’-TTATAACCAAGACATGTCGGCG-3’および5’-ACCCAGACGACCAGACCATT-3’である。cDNAとゲノムDNA(gDNA)鋳型がそれぞれ191bpと579 bpのバンドを生じるよう、388bpのイントロンを横断するよう設計されたプライマーペアである。サイクリングプロトコルは以下のように実施した:95℃、2分間の初期変性、95℃、30秒間の変性、58℃、1分間のアニーリング、72℃、45秒間の伸長を25サイクル行い、最後に72℃で5分間伸長する。このサイクルは、cDNAとgDNAの両方を増幅させることができるため、ゲノムDNAの混入の有無を確認することができる。
RT-PCR
Total RNA was extracted from pax3a + cells sorted by FACS using TRIzol™ Reagent (Thermo Fisher). cDNA was synthesized using the iScript™ Advanced cDNA Synthesis Kit (Bio-Rad) according to the manufacturer's instructions. For RT-PCR, 10 μl reactions were set up using GoTaq® Green Master Mix (Promega). The primers used for amplification of zfccr5 are 5'-TTATAACCAAGACATGTCGGCG-3' and 5'-ACCCAGACGACCAGACCATT-3'. Primer pairs designed to span a 388 bp intron such that the cDNA and genomic DNA (gDNA) templates yielded bands of 191 bp and 579 bp, respectively. The cycling protocol was performed as follows: 25 cycles of initial denaturation at 95°C for 2 minutes, denaturation at 95°C for 30 seconds, annealing at 58°C for 1 minute, extension at 72°C for 45 seconds, and a final 72 cycles. C. for 5 minutes. Since this cycle can amplify both cDNA and gDNA, the presence or absence of genomic DNA contamination can be confirmed.
異なる遺伝子型の4dpfゼブラフィッシュ幼生尾から全RNAを抽出し、cDNAを合成した(変異体、ヘテロ接合体、ホモ接合体の兄弟は、nampta+/pc41ccr5+/pc42の異種交配からの幼生頭部の遺伝子型決定により同定した)。RT-PCRは、以下のプライマーペアを用いて行った。これらはすべてイントロンを横断するように設計されている;zfnampta_mutant_RT:5’-CCGACTCCTACAAGGTCAC-3’および5’-TTGACTTCGGCTTGGT-3’(野生型アンプリコン 115bp)、zfccr5_mutant_RT:5’-TTGAGCTGTTATAACCAAGAGACA-3’および5’-GAGGGAAAATTAAGCTCAGAAGG-3’(野生型アンプリコン657bp)、zfactc1b_housekeeping_RT:5’-TTGACAACGCTCCGTATG-3’および5’-GCCAACCATCACTCCCTGAT-3’(アンプリコン110bp)。 Total RNA was extracted from 4dpf zebrafish larval tails of different genotypes and cDNA was synthesized (mutant, heterozygous, homozygous siblings were larval heads from nampta +/pc41 ccr5 +/pc42 crosses). (identified by partial genotyping). RT-PCR was performed using the following primer pairs. These are all designed to span an intron; '-GAGGGAAAATTAAGCTCAGAAGG-3' (wild-type amplicon 657 bp), zfactc1b_housekeeping_RT: 5'-TTGACAACGCTCCGTATG-3' and 5'-GCCAACCATCACTCCCTGAT-3' (amplicon 110 bp).
最尤系統樹解析
ゼブラフィッシュの推定Ccr5オーソログをBLASTで同定し、系統学的解析によりオルソロジーを評価した。アミノ酸配列をMUSCLEでアラインメントし、GBLOCKSでトリミングした。PHYMLを用いて、タンパク質進化のJTTモデル(ProTest v3.4.2で推定)を用いて最尤法を用いてツリーを作成した。ツリーはiTOL(v4.3)(70-76)を用いて可視化した。
Maximum Likelihood Phylogenetic Tree Analysis Putative Ccr5 orthologues in zebrafish were identified by BLAST and orthology assessed by phylogenetic analysis. Amino acid sequences were aligned with MUSCLE and trimmed with GBLOCKS. Using PHYML, trees were created using maximum likelihood methods using the JTT model of protein evolution (estimated with ProTest v3.4.2). Trees were visualized using iTOL (v4.3) (70-76).
統計解析
各処置群の胚を無作為に割り当て、解析前に実験者を群について盲検化した。すべての実験は、少なくとも3つの独立した生物学的複製で行い、正確な数を図に示す。統計解析は、Prism version 7.0c(GraphPad Software,Inc.)を用いて実施した。データは、2つの条件を比較する場合はStudentの不対両側t検定、複数の条件を比較する場合はTukeyのポストホック分析付きの分散分析(ANOVA)を用いて分析した。
Statistical Analysis Embryos were randomly assigned to each treatment group and the experimenters were blinded to the groups prior to analysis. All experiments were performed in at least three independent biological replicates and exact numbers are shown in the figures. Statistical analysis was performed using Prism version 7.0c (GraphPad Software, Inc.). Data were analyzed using Student's unpaired two-tailed t-test when comparing two conditions and Tukey's analysis of variance (ANOVA) with post-hoc analysis when comparing multiple conditions.
NAMPT402-491の産生および精製
最終タンパク質濃度:280μg/mL
予想されるサイズ:11kDa
ゲル上で観察されたサイズ:14~15kDa(データなし)
12% SDS-PAGE:
レーン1NAMPT402-491
レーン2MWマーカー(kDa)
アミノ酸配列:
MSYVVTNGLG VNVFKDPVAD PNKRSKKGRL SLHRTPAGNF VTLEEGKGDL EEYGHDLLHT VFKNGKVTKS YSFDEVRKNA QLNIEQDVAP HHHHHHH
アミノ酸数:97(本例ではSeptaHis C末端部分を含む)
分子量:10977.26
消衰係数(算出に使用:
このタンパク質はTrp残基を含んでいない。経験上、計算された消光係数に10%以上の誤差が生じる可能性がある。
消衰係数の単位はM-1cm-1、波長280nm、水中での測定値。
消衰係数 4470
Abs 0.1%(=1g/l)0.407(ナノドロップ法での読み取りに使用される値)
Production and purification of NAMPT402-491 Final protein concentration: 280 μg/mL
Expected size: 11 kDa
Observed size on gel: 14-15 kDa (data not shown)
12% SDS-PAGE:
Amino acid sequence:
MSYVVTNGLG VNVFKDPVAD PNKRSKKGRL SLHRTPAGNF VTLEEGKGDL EEYGHDLLHT VFKNGKVTKS YSFDEVRKNA QLNIEQDVAP HHHHHHH
Number of amino acids: 97 (including SeptaHis C-terminal part in this example)
Molecular weight: 10977.26
Extinction coefficient (used for calculation:
This protein does not contain Trp residues. Experience shows that the calculated extinction coefficients can be in error by 10% or more.
The unit of extinction coefficient is M-1 cm-1, wavelength 280 nm, measured value in water.
Extinction coefficient 4470
Abs 0.1% (=1 g/l) 0.407 (value used for reading in Nanodrop method)
調製プロトコル
プラスミドの調製および細菌の形質転換:
- NAMPT402-491 DNA配列をpET22b(+)ベクターにサブクローニングした(プラスミドマップはこちら)。
- 42℃、30秒の熱ショックによりコンピテント大腸菌(BL21DE3株)に形質転換させたベクター。
- 形質転換した細菌をアンピシリン/寒天平板上に播種し、単一コロニーを選択した。
Preparation protocol Plasmid preparation and bacterial transformation:
- The NAMPT402-491 DNA sequence was subcloned into the pET22b(+) vector (plasmid map here).
- Vector transformed into competent E. coli (strain BL21DE3) by heat shock at 42°C for 30 seconds.
- The transformed bacteria were plated on ampicillin/agar plates and single colonies were selected.
タンパク質の産生:
- 5mLスターター培養液、LB+100μg/mLアンピシリンで一晩培養。
- 培養後、スターターカルチャーをLB+100μg/mLアンピシリンで1:100に希釈し、OD600が0.7になるまで拡大させした(~4時間)。
- 1mM IPTGで4時間誘導。
- 細菌培養物を4000gで20分間スピンし、ペレットを溶解バッファー(PBS+50 mgリゾチーム+1% Triton X-100+2.5Uベンゾナーゼ+10mM MgCl2+1錠のComplete EDTA-フリープロテアーゼインヒビター)に再懸濁した。
- 4×30秒のソニケーションおよび4℃、30分のインキュベーション。
- ライセートを14000gで30分間スピンし、上清を濾過してからタンパク質を精製した。
Protein production:
- Overnight culture with 5 mL starter culture, LB + 100 μg/mL ampicillin.
- After incubation, the starter culture was diluted 1:100 with LB + 100 μg/mL ampicillin and expanded to an OD600 of 0.7 (~4 hours).
- Induction with 1 mM IPTG for 4 hours.
- The bacterial culture was spun at 4000 g for 20 minutes and the pellet was resuspended in lysis buffer (PBS + 50 mg Lysozyme + 1% Triton X-100 + 2.5 U Benzonase + 10 mM MgCl2 + 1 tablet of Complete EDTA-free protease inhibitor).
- 4
- The lysate was spun at 14000 g for 30 minutes and the supernatant was filtered prior to protein purification.
タンパク質の精製
- HisTap HP(GE healthcare)にライセートをロード。
- LPSをTriton X-114 0.1%による洗浄により除去。
- 2mM ATP+10mM MgCl2洗浄で細菌性シャペロンを除去。
- 20mMイミダゾール洗浄で他のコンタミ物質を除去。
- 20mM~500mMのイミダゾールグラジエントでタンパク質を溶出。
- 純粋なタンパク質を含むフラクションをプールし、PBSで一晩透析。
- 3kDa amiconフィルターを使用し、タンパク質を濃縮。
Protein purification - Load lysate onto HisTap HP (GE healthcare).
- LPS was removed by washing with Triton X-114 0.1%.
- 2mM ATP + 10mM MgCl2 wash to remove bacterial chaperones.
- 20mM imidazole wash to remove other contaminants.
- Protein elution with imidazole gradient from 20 mM to 500 mM.
- Pool fractions containing pure protein and dialyze against PBS overnight.
- Concentrate proteins using 3kDa amicon filters.
本説明を、以下の実施例によってさらに説明するが、これらはいかなる意味でも限定的に解釈されるべきではない。 This description is further illustrated by the following examples, which should not be construed as limiting in any way.
組織損傷に対する細胞応答のライブイメージングは、再生医療分野の長期的な目標であり続けている。この目標を達成する試みにおいて、幼生の光学的アクセス性により、非侵襲的技術を適用してリアルタイムで修復をアッセイできる、過去に開発された組織損傷のゼブラフィッシュモデルを使用した[Gurevich D. B. et al. Asymmetric division of clonal muscle stem cells co-ordinate muscle regeneration in vivo. Science (2016)](3)。 Live imaging of cellular responses to tissue injury remains a long-term goal of the regenerative medicine field. In an attempt to reach this goal, we used a previously developed zebrafish model of tissue injury in which the optical accessibility of larvae allows the application of non-invasive techniques to assay repair in real time [Gurevich D. B. et al. Asymmetric division of clonal muscle stem cells co-ordinate muscle regeneration in vivo. Science (2016)] (3).
ここでは、このアプローチを再生骨格筋に適用し、インビボでの再生を規定する細胞および分子的イベントを明らかにすることを目的とする。 Here, we apply this approach to regenerating skeletal muscle with the aim of clarifying the cellular and molecular events that define regeneration in vivo.
創傷部に存在する細胞成分を蛍光標識したトランスジェニックゼブラフィッシュのレポーター株を急性損傷に供することで、個々の創傷部を占める細胞の位置および反応動態を、筋修復中の幹細胞コンパートメントに相関させることが可能になった。 By subjecting a transgenic zebrafish reporter strain in which cellular components present in the wound site to fluorescent labeling to acute injury, the location and response kinetics of cells occupying individual wound sites are correlated with the stem cell compartment during muscle repair. became possible.
1回の損傷で2~6本の筋繊維を切断する焦点レーザー切除モデルと、隣接する2つの筋節を一貫して傷害する針刺しモデルの2つの損傷パラダイムを採用した。両モデルとも、再生ニッチ内の異なる細胞挙動を系統的に解析した結果、再生時に特定のマクロファージ集団と筋幹細胞との間に指向的かつ義務的な関連があることが明らかになった。高解像度イメージングおよびインビボ細胞追跡の異なる様式により、これらの相互作用が高い時間的・空間的な解像度で明らかにされた。 Two injury paradigms were employed: a focal laser ablation model that cuts 2-6 muscle fibers in a single injury, and a needle stick model that consistently injured two adjacent sarcomeres. Both models systematically analyzed differential cellular behavior within the regenerative niche, revealing a directional and obligatory association between specific macrophage populations and muscle stem cells during regeneration. Different modalities of high-resolution imaging and in vivo cell tracking revealed these interactions with high temporal and spatial resolution.
特定のマクロファージサブセットを、外傷に反応するようプライミングする
まず、レーザーアブレーションによる筋損傷前と直後の反応を捉えるために、多光子イメージングを利用した。分化した筋肉が緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現し、マクロファージがmCherry蛍光で標識されている、複合トランスジェニック系統Tg(actc1b:GFP);Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry)により、損傷応答性マクロファージの動態を観察しながら、創傷領域を定義することができた[図1a~c、補足ビデオ1(示さず)]。筋繊維のレーザーアブレーションによる損傷後、創傷部近傍のマクロファージ(MΦ)の34±2%(レーザーアブレーションの中心から半径260μm以内、傷害の両側の筋層2を包含する領域、n=4傷)が、創傷部位に向かって急速、活発、指向性の移動を示した[平均移動距離:128.31±68.03μm、平均速度0.149±0.040μmsec-1、n=30MΦ、n=4幼生で測定、図1c、補足ビデオ1(示さず)]。すべての損傷部近傍のマクロファージが病変に反応したわけではないことは、外傷に反応するようプライミングされた特定のマクロファージサブセットの存在の可能性を示唆するものであった。
Priming Specific Macrophage Subsets to Respond to Trauma First, we used multiphoton imaging to capture responses before and after laser ablation muscle injury. Combined transgenic line Tg(actc1b:GFP);Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry), in which differentiated muscle expresses green fluorescent protein (GFP) and macrophages are labeled with mCherry fluorescence; Observing the dynamics of responsive macrophages, we were able to define the wound area [Fig. 1a-c, Supplementary Video 1 (not shown)]. After injury by laser ablation of muscle fibers, 34±2% of macrophages (MΦ) near the wound site (within a radius of 260 μm from the center of laser ablation, areas encompassing muscle layers 2 on both sides of the injury, n=4 wounds) , showed rapid, brisk, directional migration towards the wound site , Fig. 1c, Supplementary Video 1 (not shown)]. The fact that not all macrophages near the lesion responded to lesions suggested the possible existence of specific macrophage subsets primed to respond to trauma.
次に、筋繊維レーザーアブレーション後の創傷部位の境界における損傷遊走マクロファージの動態を細胞レベルの分解能で検討した。高解像度の連続共焦点イメージングにより、創傷部位内のマクロファージ数は、損傷後2.50±0.42時間(hpi)にピークに達し(n=8損傷)、その後、追加のマクロファージが創傷部に遊走しないことが示された[図1d~f、補足ビデオ2(示さず)]。 Next, we investigated the dynamics of migrating macrophages at the boundary of the wound site after muscle fiber laser ablation with cellular resolution. High-resolution serial confocal imaging showed that the number of macrophages within the wound site peaked at 2.50±0.42 hours post-injury (hpi) (n=8 injury), after which additional macrophages entered the wound site. It was shown not to migrate [Fig. 1d-f, Supplementary Video 2 (not shown)].
すべての損傷応答マクロファージのうち、51.11±1.83%(n=8損傷)が、24hpiまで創傷部位内に留まっていた(図1e~f)。これらの長期間損傷部位に位置するマクロファージを「常在性」と称する。一方、10.48±1.19hpiより前に創傷部位から出るマクロファージを、「一過性」とした(図1d、f)。 Of all injury-responsive macrophages, 51.11±1.83% (n=8 injuries) remained within the wound site up to 24 hpi (FIG. 1e-f). Macrophages located at these long-term injury sites are termed "resident." On the other hand, macrophages exiting the wound site prior to 10.48±1.19 hpi were termed 'transient' (Fig. 1d,f).
高解像度共焦点イメージングにより、これら2つのマクロファージ集団は形態的な違いを示し、一過性細胞は明らかな星状体の外観を示すのに対し、滞留性細胞はより球状の形態をとることがわかった[滞留性MΦは一過性MΦと比較して0.248±0.022高い真球度の値を示した、図1g~i、補足ビデオ3(示さず)]。この一過性から常在性へのマクロファージの移行は、損傷の大きさに関係なく起こったが、損傷の大きさと一時的に比例していた[針刺し損傷応答性MΦの51.6%が傷害後2日(dpi)までに常在性に移行した、n=20、図5a~d]。 High-resolution confocal imaging reveals that these two macrophage populations exhibit morphological differences, with transient cells exhibiting a distinct astrocytic appearance, whereas resident cells can adopt a more spherical morphology. It was found [residual MΦ showed 0.248±0.022 higher sphericity values compared to transient MΦ, Fig. 1g-i, Supplementary Video 3 (not shown)]. This transition of transient to resident macrophages occurred regardless of the size of the injury, but was temporally proportional to the size of the injury [51.6% of the needlestick injury-responsive MΦ transitioned to resident status by 2 days later (dpi), n=20, Figures 5a-d].
創傷活動性マクロファージの異なるサブセット間の系統関係については、この分野では依然として議論の分かれるところである。常在性マクロファージが損傷応答性マクロファージ本来のプールのサブセットなのか、それとも別のマクロファージの移動の結果なのかを明らかにするために、マクロファージを光活性化蛍光タンパク質Kaedeで標識したTg(mpeg1:Gal4FF/UAS:Kaede)トランスジェニック系統を利用した。針刺し筋損傷の1日後、創傷部位内に存在する一過性のマクロファージを光活性化し、損傷外部のマクロファージと区別した(n=20、図1j~k’’)。1日後に損傷部位を再撮影すると、創傷部位内の常在性マクロファージはすべてkaedeの光電変換型を示した(図1l~m)。このことは、常在性マクロファージは、最初の一過性の損傷応答マクロファージ集団から派生したサブセットであり、時間的に異なる別の移動の結果ではないことを示している。 The phylogenetic relationships between different subsets of wound-active macrophages remain controversial in the field. To clarify whether resident macrophages are a subset of the original pool of injury-responsive macrophages or the result of the migration of another macrophage, we labeled macrophages with the photoactivatable fluorescent protein Kaede Tg(mpeg1:Gal4FF /UAS: Kaede) transgenic lines were utilized. One day after needlestick injury, transient macrophages present within the wound site were photoactivated and distinguished from macrophages outside the injury (n=20, Figures 1j-k''). When the injured site was re-imaged 1 day later, all resident macrophages within the wound site showed photoelectric conversion of kaede (FIGS. 111-m). This indicates that resident macrophages are a subset derived from the initial transient injury-responsive macrophage population and are not the result of separate migrations that differ in time.
筋肉の修復過程における組織常在性マクロファージと動員マクロファージのそれぞれの貢献については、さらに活発に研究されている分野である。光シート技術とゼブラフィッシュの幼生モデルを組み合わせることで、修復過程における個々のマクロファージの移動現象を生物全体の視点から捉えることができるため、この分野を研究するユニークな機会が得られる。このように、個々のマクロファージは、Tg(actc1b:GFP)およびTg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry)トランスジェニック系統のレーザーアブレーション筋線維損傷後の10分~25hpiまでゼブラフィッシュ幼生全体を通して光シート顕微鏡により追跡した[補足ビデオ4(示さず)]。損傷部位に位置するマクロファージのレトロスペクティブな追跡により、常在性表現型をとるようになったマクロファージは、すべて損傷部位の近傍から移動し、そのため移動性ではなく組織常在性となることがわかった(n=4傷害、図1n~n’)。これらの観察から、ゼブラフィッシュ幼生における創傷応答性マクロファージの活性化には、局所的な解剖学的制約が存在することが示唆された。この局所的な反応は、以前報告された組織常在性マクロファージの生体防御的な「遮蔽」機能(筋肉を含む様々な組織の微小病変を分離し、余分な好中球の移動を防ぐ)を連想させるものであった。しかしながら、筋肉傷害の文脈では、なぜ創傷部に近接したマクロファージが損傷部位への移動を控えるのか、未解決のままである。 The respective contributions of tissue-resident and recruited macrophages in the muscle repair process are an area of further active research. Combining light-sheet technology with zebrafish larval models provides a unique opportunity to explore this field, as it provides a whole-organism perspective on the movement of individual macrophages during the repair process. Thus, individual macrophages were exposed to light throughout zebrafish larvae from 10 min to 25 hpi after laser ablation muscle fiber injury of Tg(actc1b:GFP) and Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry) transgenic lines. Tracked by sheet microscopy [Supplementary Video 4 (not shown)]. Retrospective tracking of macrophages located at the injury site showed that all macrophages that adopted a resident phenotype migrated from the vicinity of the injury site and thus became tissue-resident rather than migratory. (n=4 lesions, Figure 1n-n'). These observations suggested that there are local anatomical constraints on the activation of wound-responsive macrophages in zebrafish larvae. This localized response exemplifies the previously reported bioprotective 'shielding' function of tissue-resident macrophages (isolating microlesions in various tissues, including muscle, and preventing extraneous neutrophil migration). It was evocative. However, in the context of muscle injury, it remains unresolved why macrophages in close proximity to the wound refrain from migrating to the injury site.
マクロファージは効率的な骨格筋再生に不可欠であるが、損傷修復には常在性マクロファージ集団も明らかに必要である
常在性マクロファージの常在が、幹細胞を介した筋修復と同じ時間枠で起こったため、次に、一過性および常在性マクロファージ集団の有無で筋再生を比較し、このプロセスに必要であるかどうかを検討した。Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry)トランスジェニック系統は、筋肉再生中の離散した時点でメトロニダゾール(Mtz)の添加により、ニトロリダクターゼ媒介によるマクロファージの遺伝子破壊をタイムリーに一時的に制御できる[図2a、図5e~f、補足ビデオ5(データ示さず)]。このトランスジェニック系統におけるMtzの添加は、効率的な細胞死をもたらし、3時間の処置後にマクロファージのアブレーションが確認された。10~13時間後には、体幹に存在するマクロファージの大部分がアブレーションされ、その細胞死により幼生から取り除かれた(図5g、補足ビデオ5)。さらに、このアブレーションストラテジーは、2dpiにおける筋肉創傷に対する他の自然免疫細胞応答を変化させなかった(図5h~i)。針刺し筋損傷後の再生は、修復過程の経過中の重要な節目において、創傷部位の複屈折イメージングによって評価した(群あたりn=24、図2b~h)。筋肉サルコメアの擬似結晶配列は、固有の複屈折を与え、偏光を用いて観察すると、損傷していない筋肉が黒い背景に対して明るく見え、筋肉の完全性を非侵襲的に視覚化できる[Berger, et al. (2012)]。損傷時にMtzを添加し(損傷応答性マクロファージをすべてアブレーションするため)、また1.75dpiでMtz処置すると(常在性マクロファージを優先的にアブレーションするため)、いずれも著しい再生欠損が生じた(図2b~h、図5g’)。観察された修復欠損がマクロファージのみによるものであり、Mtzによる毒性や一般的な自然免疫欠損への応答の結果ではないことを立証するために、マクロファージをアブレーションするのに用いたのと同じストラテジーでニトロリダクターゼによる好中球の遺伝的アブレーションを可能にする、以前に解析されたTg(mpx:KALTA4/UAS:NfsB-mCherry)トランスジェニック系統を使用した。好中球は、幼生のゼブラフィッシュが創傷に対して行う自然免疫応答の他の重要な細胞成分であり、損傷に反応する好中球をすべてアブレーションすることを目的とした損傷時のMtz処置は、筋肉の再生を阻害しなかった(図5j~o)。したがって、マクロファージは効率的な骨格筋再生に不可欠であるだけでなく、損傷修復にも常在性マクロファージサブ集団が明らかに必要である。
Although macrophages are essential for efficient skeletal muscle regeneration, a resident macrophage population is also clearly required for injury repair. Therefore, we next compared muscle regeneration with and without transient and resident macrophage populations to determine whether they were required for this process. A Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry) transgenic line can timely and transiently control nitroreductase-mediated gene disruption of macrophages by the addition of metronidazole (Mtz) at discrete time points during muscle regeneration. [Fig. 2a, Fig. 5e-f, Supplementary Video 5 (data not shown)]. Addition of Mtz in this transgenic line resulted in efficient cell death and ablation of macrophages was confirmed after 3 hours of treatment. After 10-13 hours, most of the macrophages present in the trunk were ablated and removed from the larva by their cell death (Fig. 5g, Supplementary Video 5). Moreover, this ablation strategy did not alter other innate immune cell responses to muscle wounds at 2 dpi (Fig. 5h-i). Regeneration after needle-prick muscle injury was assessed by birefringent imaging of the wound site at key junctures during the course of the repair process (n=24 per group, Figures 2b-h). The pseudocrystalline arrangement of muscle sarcomeres confers an intrinsic birefringence and when viewed with polarized light, undamaged muscle appears bright against a black background, allowing non-invasive visualization of muscle integrity [Berger et al. , et al. (2012)]. Addition of Mtz at the time of injury (to ablate all injury-responsive macrophages) and Mtz treatment at 1.75 dpi (to preferentially ablate resident macrophages) both resulted in marked regeneration defects (Fig. 2b-h, Fig. 5g'). To demonstrate that the observed repair defects were solely due to macrophages and not the result of toxicity by Mtz or a response to general innate immune deficiencies, the same strategy used to ablate macrophages was used. A previously characterized Tg (mpx:KALTA4/UAS:NfsB-mCherry) transgenic line that allows genetic ablation of neutrophils by nitroreductase was used. Neutrophils are another important cellular component of the innate immune response of larval zebrafish to wounds, and Mtz treatment at the time of injury aimed at ablating all neutrophils responding to injury. , did not inhibit muscle regeneration (Fig. 5j-o). Thus, macrophages are not only essential for efficient skeletal muscle regeneration, but a resident macrophage subpopulation is clearly required for wound repair.
マクロファージが欠損している場合に見られる修復の不良は、破片の除去が上手く行かないからではなく、むしろ未だ解明されていない筋原性促進機能の欠如に起因するものである。
創傷の残骸の除去は、多くの種類の細胞によって行われるが、その大部分は貪食マクロファージに起因するものである。再生過程の初期にマクロファージ集団を死滅させたときに観察される再生の欠如の一つの説明として、クリアランスの欠如あるいは効果の無さが挙げられる可能性がある。損傷に応答するマクロファージがすべて死滅したときの創傷部の破片のクリアランスを評価するために、4つの別々のアプローチを行った。まず、幼生を蛍光結合ファロイジンで染色し、損傷部位に残存する壊死した骨格筋繊維のアクチン細胞骨格を検出した(図6a)。第2に、Tg(ubi:secAnnexinV-mVenus)トランスジェニック系統を利用して、損傷部内のアポトーシス細胞を同定した(図6b~c)。第3に、LysoTracker蛍光バイタル色素を使用して、酸性膜小器官と自己貪食プロセスを可視化し(図6d~e)、最後に、ヘマトキシリン・エオジン染色を実施して、創傷部位の死滅繊維の除去をモニターした(図6f)。アブレーションしていない対照と比較して、マクロファージアブレーション幼生の損傷部位における細胞破片の蓄積は、これらの独立したアプローチのいずれにおいても観察されなかった(図6a~f)。これらのデータから、マクロファージが欠損した場合の修復の不良は、破片の除去が上手く行かないからではなく、未だ解明されていない筋原性促進機能の欠如が原因であることが示唆された。
The defective repair seen in macrophage-deficient cells is not due to poor clearance of debris, but rather to an unexplained lack of promyogenic function.
Wound debris removal is performed by many types of cells, most of which are due to phagocytic macrophages. One possible explanation for the lack of regeneration observed when macrophage populations are killed early in the regeneration process is lack of clearance or no effect. Four separate approaches were taken to assess the clearance of wound debris when all macrophages responding to injury had died. First, larvae were stained with fluorescently-conjugated phalloidin to detect the actin cytoskeleton of necrotic skeletal muscle fibers remaining at the injury site (Fig. 6a). Second, a Tg (ubi:secAnnexinV-mVenus) transgenic line was utilized to identify apoptotic cells within the lesion (Fig. 6b-c). Third, LysoTracker fluorescent vital dyes were used to visualize acidic membrane organelles and autophagic processes (Fig. 6d-e), and finally, hematoxylin and eosin staining was performed to remove dead fibers at the wound site. was monitored (Fig. 6f). No accumulation of cellular debris at the injury site in macrophage ablated larvae compared to non-ablated controls was observed in any of these independent approaches (Fig. 6a-f). These data suggest that the poor repair of macrophage-deficient cells is not due to poor debris clearance, but to an unexplained lack of promyogenic function.
マクロファージは、幹細胞と非常にダイナミックな膜接触を保ち、連続的かつ反復的な膜拡張で幹細胞を包み、すなわちマクロファージと幹細胞との会合は、幹細胞の増殖に不可欠である可能性がある。
修復ニッチ内の常在性マクロファージが占める位置は、分裂中の筋幹前駆細胞を含むと同定された位置と地形的に類似していることから(図1e)、次に、筋再生中のこれら二つの細胞集団の空間的・時間的関係を検討した。レーザーアブレーションによる筋損傷後の長期共焦点時系列イメージングを、マクロファージおよびpax3a発現筋幹/前駆細胞の両方を標識する複合Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry);TgBAC(pax3a:GFP)トランスジェニック系統において行った[Fig.2i~l、補足ビデオ6(データ示さず)]。pax3a:GFPレポーターは、筋幹細胞コンパートメントと分裂中の前駆体集団の両方で発現しているため、この前後関係では特に有用である。傷害の後、一過性のマクロファージとpax3a+細胞は共に応答し、創傷部に同時に遊走した。しかしながら、pax3a+細胞は一過性のマクロファージとは独立して遊走し、異なる遊走動態を示し、10.25±1.99hpiまでに創傷部の端のニッチに常在した(n=5損傷、図2i~l、図7d~f、補足ビデオ6、示さず)。一過性マクロファージ表現型から常在性マクロファージ表現型への移行後、常在性マクロファージは、11.17±1.13hpiで創傷縁を覆うpax3a+細胞と会合し、5.38±1.79hの経過で隣接する幹細胞と連続的に相互作用を示した[図.2l~m、補足ビデオ6(データ示さず)]。これらの相互作用は、平均12.86±11.95分間維持される、一過性のマクロファージとpax3a+細胞との間の短時間の相互作用と比較すると、その性質および持続時間が異なる(n=37相互作用、図2i~k、m)。この相互作用のセットは、Tg(met:mCherry-2A-KALTA4/UAS:NfsB-mCherry)筋幹細胞マーキングライン3およびGAL4FFがpax7b遺伝子に組み込まれ、Tg(UAS:NfsB-mCherry)の駆動に使用された[Tg(pax7b:GAL4FF)]筋原性幹/前駆体マーカー遺伝子トラップラインを用いた解析でも再現されている11(図7a~c、補足ビデオ9)。
Macrophages maintain highly dynamic membrane contacts with stem cells, enveloping them in continuous and repetitive membrane expansions, ie macrophage-stem cell association may be essential for stem cell proliferation.
Since the positions occupied by resident macrophages within the repair niche are topographically similar to those identified as containing dividing muscle stem progenitors (Fig. 1e), we next hypothesized that these We investigated the spatial and temporal relationships of the two cell populations. Long-term confocal time-series imaging after muscle injury by laser ablation was performed using a combined Tg (mpeg1: GAL4FF/UAS: NfsB-mCherry); was performed in a genetic strain [Fig. 2i-l, Supplementary Video 6 (data not shown)]. The pax3a:GFP reporter is particularly useful in this context because it is expressed in both the muscle stem cell compartment and the dividing progenitor population. After injury, both transient macrophages and pax3a + cells responded and co-migrated to the wound site. However, pax3a + cells migrated independently of transient macrophages, exhibited different migration kinetics, and were resident in the niche at the wound edge by 10.25±1.99 hpi (n=5 injury, 2i-l, 7d-f,
筋再生の制御における特定のマクロファージサブセットの直接的な役割
これらの細胞間相互作用をよりよく可視化するために、AiryScan共焦点顕微鏡を用いた高解像度ライブイメージングを、常在性マクロファージとpax3a+筋幹/前駆細胞について行った[図2n、補足ビデオ7(データ示さず)]。常在性マクロファージと幹細胞との間には持続的な会合が観察された。マクロファージは幹細胞との高度に動的な膜接触を維持し、連続的かつ反復的な膜伸長で幹細胞を包んでいた[n=10損傷、図2n、図7g、補足ビデオ7、8(データ示さず)]。これらの長時間の物理的相互作用の後、会合したpax3a+筋幹細胞は必ず細胞分裂を起こした[図2n、補足ビデオ7、8(データ示さず)]。これらのマクロファージ-幹細胞間の相互作用は、相関光・電子顕微鏡法(CLEM)によりさらに検証し、2つの細胞タイプが3次元XYZ平面で緊密な膜付着を示すことが確認された(図8a~d)。これらの長時間の物理的相互作用の後、関連するpax3a+筋幹細胞は必ず細胞分裂を起こした(図2n、図7g、補足動画7、8)。平均して、常在性マクロファージは、特定の幹細胞/前駆細胞と、会合した幹細胞が分裂する前の5.42±1.72時間(n=10の相互作用)、相互作用していた。これは、常在性マクロファージのサブセットが創傷応答性筋幹細胞と途切れることなく相互作用を維持する時間(5.38±1.79時間、図2l~m)と同等で、常在性マクロファージが一度幹細胞と相互作用を開始すると、幹細胞の分裂に伴って停止することが強調された。重要なことは、常在性マクロファージとの長時間の相互作用がない場合、筋幹細胞の分裂は観察されなかったことである(n=26の創傷関連幹細胞分裂を、n=10の独立した幼生で画像化した)。増殖誘導マクロファージの71%が単一の筋幹細胞と長時間の相互作用を維持し、29%が同時に2つの幹細胞と相互作用し、細胞分裂前に2つ以上同時の地頭時間の幹細胞との相互作用を維持するマクロファージは確認されなかった(n=9の幹細胞分裂)。幹細胞増殖後、マクロファージと娘筋芽細胞は互いに離れて遊走し、マクロファージは幹細胞分裂後1.94±0.94時間で筋中隔に局在するようになった。この移動の間、44%のマクロファージは1.45±0.69時間かけて一方または両方の娘筋芽細胞と結合し、残りはそのような結合を行わなかった(n=9幹細胞分裂、図7h、補足ビデオ10)。興味深いことに、筋幹細胞と創傷被覆マクロファージとの間のこれらの相互作用の性質は、T細胞の活性化および増殖をもたらすリンパ節内の樹状細胞-T細胞の免疫学的シナプスを表現型的に想起させるものである。これらのデータを総合すると、マクロファージと幹細胞との結合は、幹細胞の増殖に必須である可能性が示唆される。
The direct role of specific macrophage subsets in the control of muscle regeneration To better visualize these cell-cell interactions, high-resolution live imaging using AiryScan confocal microscopy was performed on resident macrophages and pax3a + muscle stems. / progenitor cells [Fig. 2n, Supplementary Video 7 (data not shown)]. A persistent association was observed between resident macrophages and stem cells. Macrophages maintained highly dynamic membrane contacts with stem cells, wrapping them in continuous and repetitive membrane extensions [n = 10 lesions, Fig. 2n, Fig. 7g,
幹細胞増殖の刺激に必要な常在性マクロファージを調べるために、常在性マクロファージをアブレーションした針刺し筋損傷幼生のEdU標識を行った(図2o~q))。2dpiの対照幼生の創傷部位では、EdU+増殖細胞はすべてpax3a+筋原性幹/前駆細胞に相当した。常在性マクロファージをアブレーションすると、傷害部位内のpax3a+筋幹細胞の増殖が著しく減少し、EdU陽性細胞の数は損傷のない領域に存在する恒常的なレベルまで減少した(pax3a+筋幹細胞の増殖の51%減少、n=13、図2p~q)。これらの結果は、特定のマクロファージサブセットが筋再生の制御において驚くほど直接的な役割を果たすことを明らかにし、創傷に引き寄せられたマクロファージの一部が一過性の幹細胞ニッチを形成していることを実証している。このニッチ特異的なマクロファージサブセットを切除すると、損傷部位に存在する筋原性前駆体の数が著しく減少し、その結果、筋再生が損なわれることになる(図2f~h)。 To investigate resident macrophages required for stimulation of stem cell proliferation, EdU labeling of needle-prick muscle-injured larvae from which resident macrophages were ablated was performed (Fig. 2o-q)). At the wound site of 2 dpi control larvae, all EdU + proliferating cells corresponded to pax3a + myogenic stem/progenitor cells. Ablation of resident macrophages markedly reduced the proliferation of pax3a + muscle stem cells within the injury site and reduced the number of EdU-positive cells to the constitutive levels present in non-injured areas (pax3a + muscle stem cell proliferation 51% reduction in , n=13, Fig. 2p-q). These results reveal a surprisingly direct role for specific macrophage subsets in regulating muscle regeneration, and that a fraction of wound-attracted macrophages form a transient stem cell niche. have demonstrated Ablation of this niche-specific macrophage subset markedly reduced the number of myogenic precursors present at the injury site, resulting in impaired muscle regeneration (Fig. 2f-h).
教師なしクラスタリングにより、傷のない組織から均一な集団(クラスター3)、一過性のマクロファージではクラスター2、傷に特異的な常在性マクロファージサブタイプでは多くの離散的クラスターが同定された。
損傷応答性マクロファージ集団の性質を明らかにするために、再生過程の個別の段階から単離した損傷部位のマクロファージについて、単一細胞RNA配列決定(scRNA-seq)を実施した。Tg(mpeg1:mCherry)幼生の針刺し骨格筋損傷後、1、2、3dpiで創傷領域を切り離し、mCherry発現マクロファージをFACSで選別した(図3a)。無傷の幼生から選別したマクロファージも解析に加えた。教師なしクラスタリングにより、マクロファージサブタイプの7つの個別のクラスターを同定した(図3b)。注目すべきは、すべてのクラスターの細胞が汎白血球マーカーL-プラスチン(リンパ球細胞質タンパク質1、Icp1)および汎マクロファージマーカーcd163を発現し、それらのマクロファージ同一性を検証したことである(図3e、図9a、p表1)。教師なしクラスタリングにより、マクロファージサブタイプの8つの個別のクラスター(クラスタ0~7)を同定した(図3b)。この解析により、筋肉の、あるいは他の再生シナリオ14-19中に以前に報告されたよりも大きなマクロファージ異質性の存在が明らかになった(図3b)。次に、損傷応答性マクロファージを単離した時点と、UMAP散布図に重ねた同定クラスターを比較し、損傷時間が特定の個別クラスターに対応しているか否かを調べた(図3c)。無傷の幼生のマクロファージは、時間的に均一なクラスターを形成した(クラスター3、図3d、補足表2)。さらに、無傷の幼生に由来するマクロファージを特異的に教師なしクラスタリングしても、それ以上の複雑さは見られず、その均質性が再確認された。無傷のマクロファージ集団にこのような事前決定がないことは、筋肉に常在するマクロファージの一部だけが損傷部に移動して反応することを考えると、興味深いことである。このことは、創傷由来のキューに反応する能力は、少なくとも遺伝子発現のレベルでは、後天的に獲得された状態であることを示唆している。一過性のマクロファージ(1dpi)の大部分もクラスター化しており(クラスター1、図3d、補足表2)、損傷部に遊走するマクロファージが系統的に初期活性化されることが示唆された。残りの6つのクラスターは、常在性マクロファージ(2-3dpi)から構成され、その異質性が強調された(クラスター0、2、4、5、6および7、図3d、補足表2)。次に、同定された常在性マクロファージクラスター間の潜在的な系統関係をよりよく理解するために、トランスクリプトーム軌跡および疑似時間分析を行った。これらの解析により、クラスター2および6に代表される2つの「成熟した常在性」マクロファージサブタイプが存在することが判明した。他のすべてのクラスターは、これらの成熟したサブセットが発生する過渡的なサブタイプであることを示唆する性質を有する(図3g~k)。
Unsupervised clustering identified a homogeneous population (cluster 3) from unwounded tissue,
To characterize the injury-responsive macrophage population, single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) was performed on injury-site macrophages isolated from discrete stages of the regeneration process. After needlestick skeletal muscle injury of Tg(mpeg1:mCherry) larvae, the wound area was dissected at 1, 2, 3 dpi and mCherry-expressing macrophages were sorted by FACS (Fig. 3a). Macrophages sorted from intact larvae were also included in the analysis. Unsupervised clustering identified seven distinct clusters of macrophage subtypes (Fig. 3b). Of note, cells in all clusters expressed the pan-leukocyte marker L-plastin (lymphocyte
哺乳類では、活性化マクロファージは、インビトロの試験によって、炎症性マクロファージ(M1)と交互に活性化された抗炎症性マクロファージプール(M220)という単純な二分化として定義されてきた。最近の解析では、マクロファージ表現型のこの単純な二分化がインビボのマクロファージの多様性を表していないことが明らかになったが、特定のマーカーを用いて炎症性サブタイプと抗炎症性サブタイプを識別することが可能である。各クラスター間で差次的に発現する遺伝子の解析により、クラスター2マクロファージは、アルギナーゼ2(arg2)、マトリックスメタロプロテアーゼ9(mmp9)およびマトリックスメタロプロテアーゼ13(mmp13)21-23を含む哺乳類抗炎症性サブタイプマーカーに特に富むことがわかった(クラスター2に存在細胞の53.4%、100%、98.6%が、それぞれ、arg2、mmp9およびmmp13を発現する、図3e、補足表3)。
In mammals, activated macrophages have been defined by in vitro studies as a simple dichotomization of alternatingly activated anti-inflammatory macrophage pools (M2 20 ) with inflammatory macrophages (M1). A recent analysis revealed that this simple dichotomy of macrophage phenotypes does not represent macrophage diversity in vivo, although specific markers were used to distinguish between inflammatory and anti-inflammatory subtypes. It is possible to identify Analysis of differentially expressed genes between each cluster indicates that
すべてのクラスター2細胞がmmp9を発現していたため(図3e、k)、内在性mRNAに対するin situハイブリダイゼーション(図3l、o)と、mmp9プロモーターの制御下でEGFPを発現するトランスジェニック系統(TgBAC(mmp9:EGFP)24、図3m~n、図10aおよび補足ビデオ11)を用いて、損傷後の時空間発現を評価した。これらの解析により、創傷部位に存在する筋幹細胞と会合する常在性マクロファージ集団において、mmp9の発現が2dpi以降に上方制御されることが明らかになった(図3l~m、o)。定量的解析により、2dpiにおいて、創傷部位のmpeg+常在性マクロファージの71.09±12.05%(n=11)がmmp9+であることが確認され(図3m~o)、この値域は、2dpiマクロファージ全体の59%がmmp9を発現すると確認したscRNA-seq解析と一致するものである(図3f)。mmp9+マクロファージの数は、筋幹細胞と活発に相互作用するようになる創傷部位に存在する常在性マクロファージの数とも一致する(72.92±20.83%)。さらに、2dpiの時点で創傷部位に残っている常在性マクロファージの大部分は、クラスター6に特異的なマーカーを発現した(細胞の15.10±12.13%がPou2f3+/mpeg+、細胞の23.36±12.85%がProx1a+/mpeg+、図9b~g)。この観察は、後期創傷再生中に存在する2つの「成熟した常在性」マクロファージサブタイプとしてクラスター2および6を定義する、上述のscRNA-seq軌道および疑似時間分析(図3g~k)と強く相関している。さらに、クラスター2細胞とは対照的に、クラスター6細胞の大部分は、pax3a+筋幹/前駆細胞に隣接して位置しておらず[2dpiで、Pou2f3+/mpeg+細胞(n=8)の12±10%およびProx1a+/mpeg+細胞(n=10)の9±7%が、創傷部位に存在するpax3a+細胞に隣接していた]、このサブセットは、創傷修復における増殖期の筋幹細胞と活発に相互作用しないことが強調される。
Since all
再生筋幹細胞増殖の制御にクラスター2マクロファージをより直接的に関与させるため、ニトロレダクターゼ酵素をEGFPに融合して発現させた代替mmp9プロモーター駆動トランスジェニック系統[TgBAC(mmp9:EGFP-NTR)24]を用い、修復過程においてこれらの細胞を特異的にアブレーションした。これらの幼生は4dpf(0dpi)で針刺し筋損傷を受けた。1.75dpiの幼生を5mM Mtzで処置したところ、この投与により損傷部に存在するmmp9+/mpeg+マクロファージの77.94%が特異的にアブレーションされた(図10b~d)。これらの細胞を特異的にアブレーションすると、骨格筋の修復が著しく低下し(図3p~q)、筋幹細胞の増殖が著しく低下し、上述のmpeg+常在性マクロファージのアブレーションで明らかになったのと同様のレベルまで低下した(図2f~h、図3r、図10e~g)。これらの解析を総合すると、クラスター2には、筋肉再生中の筋幹細胞の増殖に必要な、特定のmmp9+筋幹細胞に会合する常在性マクロファージサブセットが存在することを示す。
To more directly engage
クラスター4(クラスター2に再分類)マクロファージは、arg2、mmp9およびmmp13を発現し、筋幹細胞に会合する特異的な常在性マクロファージである。クラスター4(クラスター2に再分類)の細胞は、アルギナーゼ2(arg2)、マトリックスメタロプロテアーゼ9(mmp9)、マトリックスメタロプロテアーゼ13(mmp13)などの哺乳動物M2マーカーに富むことから、マクロファージ特異的抗炎症性サブタイプが常在していると考えられた(クラスター4に存在する細胞の53.5%、100%、98.6%がそれぞれ、arg2、mmp9およびmmp13を発現している)。すべてのクラスター4(クラスター2に再分類)の細胞がmmp9を発現していたため、損傷後にその時空間的発現を測定したところ、創傷部位に空間的制限が見られ、筋幹細胞に会合する常在性マクロファージ集団において2dpi以降に上方制御した(図3f~h)。これらの解析から、クラスター4(クラスター2として再分類)には、特定の筋幹細胞と会合する常在性マクロファージサブセットが含まれることを示す。
Cluster 4 (reclassified to cluster 2) macrophages are specific resident macrophages that express arg2, mmp9 and mmp13 and associate with muscle stem cells. Cells of cluster 4 (reclassified to cluster 2) are enriched for mammalian M2 markers such as arginase 2 (arg2), matrix metalloprotease 9 (mmp9), matrix metalloprotease 13 (mmp13) and thus macrophage-specific anti-inflammatory Sexual subtypes appeared to be recurrent (53.5%, 100%, 98.6% of cells present in
なお、同定されたマクロファージクラスターのクラスター番号は、以下のように再付番した:以前のバージョンのクラスター3(無傷)→現在のバージョンのクラスター3、以前のバージョンのクラスター4(mmp9+)→現在のバージョンのクラスター2、以前のバージョンのクラスター6(pou2f3+/prox1a+)→現在のバージョンのクラスター6。これらのマクロファージクラスター(クラスター1~8)を補足表に示すように特徴付けることにより、マクロファージクラスターの選択および/または濃縮を、例えば、それらの遺伝子マーカー発現プロファイルの差に基づく機能的特徴付け、ならびにインビトロおよびインビボでの挙動、例えば抗炎症、分化促進活性などに基づいて、行うことができるようになった。
Note that the cluster numbers of the identified macrophage clusters were renumbered as follows: previous version cluster 3 (intact) →
NAMPT-CCR5シグナル軸はインビボで筋幹細胞の増殖を誘導する。他のすべての同定されたクラスターと比較して、クラスター4(クラスター2として再分類)内で特異的に上方制御した分泌型プロ分裂原性分子をコードする遺伝子のリスト[Extended Data Table.1(データ示さず)]を評価した。これは、筋幹/前駆細胞上で発現することが知られている受容体からなるデータセットと一致し[Yahiaoui, L., Gvozdic, D., Danialou, G., Mack, M. & Petrof, B. J. CC family chemokines directly regulate myoblast responses to skeletal muscle injury. The Journal of Physiology 586, 3991-4004 (2008)](21)、それにより、ニコチンアミドホスホリボシルトランスフェラーゼ(NAMPT/Visfatin/PBEF)とケモカイン受容体CCR5とのペアリングを特定するに至った(図3e)。NAMPTは多機能タンパク質であり、細胞内に局在する場合は細胞代謝とNAD再生において周知の役割を果たすが、分泌型因子としての役割はあまりよく知られていない。その分泌型である分泌型NAMPT(secNAMPT)はサイトカインとして機能し、生理的および病理的な機能が報告されている[Grolla, A. A., Travelli, C., Genazzani, A. A. & Sethi, J. K. Extracellular nicotinamide phosphoribosyltransferase, a new cancer metabokine. British journal of pharmacology 173, 2182-2194 (2016)(25)]。細胞内機能とは対照的に、分泌タンパク質の役割に関する情報は、分泌様式だけでなく作用機序に関しても矛盾しており、十分に理解されていない。このようなメカニズム的な洞察の欠如にもかかわらず、secNAMPTは、プロ分裂促進性であることが実証されており、また、異なる組織における広範な再生能力の調節因子として報告されている[Grolla et al. (2016)]。CCR5は、NAMPTの推定細胞表面受容体として示唆されている[Van den Bergh, R. et al. Monocytes contribute to differential immune pressure on R5 versus X4 HIV through the adipocytokine visfatin/NAMPT. PloS One, e35074 (2012)(26)]。さらに、NAMPTはインビトロで、筋芽細胞において筋原性調節因子の発現を変化させることが実証されている。その結果、本発明者らはNAMPT-CCR5シグナル軸がインビボでの筋幹細胞の増殖を促進すると仮定した。 The NAMPT-CCR5 signaling axis induces muscle stem cell proliferation in vivo. A list of genes encoding secreted pro-mitogenic molecules that were specifically upregulated within cluster 4 (reclassified as cluster 2) compared to all other identified clusters [Extended Data Table. 1 (data not shown)] was evaluated. This is consistent with a dataset consisting of receptors known to be expressed on muscle stem/progenitor cells [Yahiaoui, L., Gvozdic, D., Danialou, G., Mack, M. & Petrof, B. J. CC family chemokines directly regulates myoblast responses to skeletal muscle injury. The Journal of Physiology 586, 3991-4004 (2008)] (21), thereby regulating nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT/Visfatin/PBEF) and the chemokine receptor CCR5. (Fig. 3e). NAMPT is a multifunctional protein that, when localized intracellularly, plays well-known roles in cell metabolism and NAD regeneration, but its role as a secreted factor is less well-known. Its secreted form, secretory NAMPT (secNAMPT), functions as a cytokine and has been reported to have physiological and pathological functions [Grolla, A. A., Travelli, C., Genazzani, A. A. & Sethi, J. K. Extracellular nicotinamide phosphoribosyltransferase, a new cancer metabokine. British journal of pharmacology 173, 2182-2194 (2016)(25)]. In contrast to their intracellular functions, information on the role of secreted proteins is conflicting and poorly understood, not only in terms of mode of secretion but also in terms of mechanism of action. Despite this lack of mechanistic insight, secNAMPT has been demonstrated to be promitogenic and reported as a regulator of a wide range of regenerative potential in different tissues [Grolla et al. (2016)]. CCR5 has been suggested as a putative cell surface receptor for NAMPT [Van den Bergh, R. et al. Monocytes contribute to differential immune pressure on R5 versus X4 HIV through the adipocytokine visfatin/NAMPT. PloS One, e35074 (2012) (26)]. Furthermore, NAMPT has been demonstrated in vitro to alter the expression of myogenic regulatory factors in myoblasts. As a result, we hypothesized that the NAMPT-CCR5 signaling axis promotes muscle stem cell proliferation in vivo.
NAMPT/CCR5シグナル軸がインビボで筋幹細胞を介した修復を制御しているかどうかを調べるため、ゼブラフィッシュゲノムにコードされる2つのnampt遺伝子:nampta(哺乳類の単一Namptコード遺伝子のホモログで、クラスター2内で特異的に上方制御するオーソログ)、およびnamptb(魚類にのみ存在する遺伝子で、哺乳類のNamptとは相同性がかなり低い)32の時空間的発現を、インビボでの創傷常在性マクロファージ内で、多くの独立したアプローチを用いて、発現を測定した。まず、幼生の筋肉損傷後にin situハイブリダイゼーション解析を行い、namptaが2dpiと3dpiの創傷部位で特異的に上方制御すること(図10h)、一方namptbが1-3dpiから損傷領域で一定の低レベルで発現すること(図13k)を確認した。これらの観察結果は、クラスター2で上方制御している遺伝子としてnamptaのみを同定したscRNA-seqデータと一致する(図3e、補足表3)。次に、namptaの内因性発生発現プロファイルを再現するNAMPT抗体を同定し32(図10k)、その結果を踏まえ、複合Tg(mpeg1:GAL4FF/UAS:NfsB-mCherry);TgBAC(pax3a:GFP)トランスジェニックラインにおいて抗体染色を実施した。これらの解析により、損傷部位におけるNamptの発現が2dpiで時間的に上方制御されること(図10l~o)、損傷部位のNampt発現が幹細胞に会合する常在性マクロファージだけでなく損傷部位の細胞外空間にも特異的に局在することが確認された(図4a)。2dpiで損傷部位に存在する常在性マクロファージのうち、72±16%(n=8損傷)がNampt+/mpeg1+(namptaを発現する2dpiマクロファージの58%を特定したscRNA-seq分析と一致する値範囲、図3f)であった。この定量化は、筋幹細胞と相互作用するようになる常在性マクロファージのパーセンテージ(72.92±20.83%)、および2dpiの創傷部位でmmp9+も発現するmpeg+マクロファージのパーセンテージ(71.09±12.05%)の両方と同様である。Nampt+/mpeg1+二重陽性細胞はすべて、pax3a+筋幹/前駆細胞と会合していた(図4a)。さらに、再生幼生の全層免疫組織化学分析では、好中球特異的アブレーションではなく、マクロファージのアブレーション後にNamptレベルの減少が見られ、筋肉損傷内の分泌Namptの源がマクロファージ由来であることが再び裏付けられた(図10n~o)。 To investigate whether the NAMPT/CCR5 signaling axis controls muscle stem cell-mediated repair in vivo, we investigated two nampt genes encoded in the zebrafish genome: nampta (a homolog of a single Nampt-encoding gene in mammals, clustered together). The spatiotemporal expression of 32 in wound-resident macrophages in vivo Within, a number of independent approaches were used to measure expression. First, we performed in situ hybridization analysis after larval muscle injury and found that nampta was specifically upregulated at the wound site at 2 and 3 dpi (Fig. 10h), whereas namptb was at a constant low level from 1-3 dpi in the injury area. (Fig. 13k). These observations are consistent with the scRNA-seq data that identified nampta as the only upregulated gene in cluster 2 (Fig. 3e, Supplementary Table 3). Next, we identified a NAMPT antibody that recapitulated the endogenous developmental expression profile of nampta32 (Fig. 10k), and based on the results, combined Tg (mpeg1: GAL4FF/UAS: NfsB-mCherry); Antibody staining was performed on the genetic lines. These analyzes revealed that expression of Nampt at the injury site was temporally upregulated at 2 dpi (Fig. 10l–o), indicating that Nampt expression at the injury site was associated with stem cell-associated resident macrophages as well as cells at the injury site. It was also confirmed to be specifically localized in the outer space (Fig. 4a). Of the resident macrophages present at the lesion site at 2 dpi, 72±16% (n=8 lesions) were consistent with scRNA-seq analysis that identified 58% of 2 dpi macrophages expressing Nampt + /mpeg1 + (nampta). value range, Fig. 3f). This quantification is based on the percentage of resident macrophages (72.92±20.83%) that come to interact with muscle stem cells, and the percentage of mpeg + macrophages that also express mmp9 + at the 2 dpi wound site (71. 09±12.05%). All Nampt + /mpeg1 + double positive cells were associated with pax3a + muscle stem/progenitor cells (Fig. 4a). Furthermore, full-thickness immunohistochemical analysis of regenerating larvae showed decreased Nampt levels after ablation of macrophages, but not neutrophil-specific ablation, again confirming that the source of secreted Nampt within muscle injury is from macrophages. (Fig. 10n-o).
インビボの筋肉再生におけるNAMPT活性増加のレベルと原因をモニターするために、NADサルベージ経路の律速プロセスを触媒する細胞内NAMPTの重要な生理的役割を利用した。NAMPTの活性が上昇すると、細胞内のNADHのレベルが上昇することが知られている。NADHは365nmに励起ピークを持つ内因性蛍光を示し、2光子励起蛍光顕微鏡で観察することができる。そこで本発明者らは、インビボのNADHレベルを調べるアッセイを開発し、これを代理として、創傷環境下での細胞内Namptレベルをリアルタイムで推定した[Hong, S. M. et al. Increased nicotinamide adenine dinucleotide pool promotes colon cancer progression by suppressing reactive oxygen species level. Cancer science 110, 629-638 (2019)]。2dpiでは、常在性マクロファージのみが創傷部位内で高レベルのNADHを特異的に発現し(図10i、補足動画12)、発光ベースのアッセイを使用して、単離した創傷位置マクロファージ内のNAD+およびNADHのレベルを定量化し、インビボベースの観察結果を確認できた(常在性MΦは一過性MΦと比べてNAD+/NADH比が0.6781±0.1650低い、図10j)。これらの知見は、再生中の創傷部位で観察されるNampt産生の増加が、常在性マクロファージ内で特異的に起こることを確認し、創傷部位におけるNamptの主要供給源としての役割を強調するものである。さらに、常在性マクロファージにおける高レベルのNADHとその結果のNAD+/NADH比の低下は、特にクラスター2/mmp9+常在性マクロファージサブタイプにおける代謝シフトに起因している可能性がある。マクロファージの代謝状態がその活性化と関連していることを示す証拠が得られつつあり[Watanabe, R. et al. Glucose metabolism controls disease-specific signatures of macrophage effector functions. JCI insight 3 (2018)]、本発明者らのscRNA-seqデータセットの分析により、mmp9+サブセットにおける潜在的な解糖系シフトが明らかになった(図9h~i)。あるいは、高いNampta発現レベルが起こるのは、細胞内に貯蔵されていたNamptaが分泌されて十分なレベルで枯渇し、その結果、常在性マクロファージ内で高いレベルのNampta発現が誘導される可能性もある。
To monitor the level and cause of increased NAMPT activity in muscle regeneration in vivo, we exploited the critical physiological role of intracellular NAMPT in catalyzing the rate-limiting process of the NAD salvage pathway. It is known that when the activity of NAMPT increases, the level of intracellular NADH increases. NADH exhibits intrinsic fluorescence with an excitation peak at 365 nm and can be observed with a two-photon excitation fluorescence microscope. We therefore developed an assay to examine NADH levels in vivo and used it as a proxy to estimate intracellular Nampt levels in real time under the wound environment [Hong, SM et al. Colon cancer progression by suppressing reactive oxygen species level. Cancer science 110, 629-638 (2019)]. At 2 dpi, only resident macrophages specifically expressed high levels of NADH within the wound site (Fig. 10i, Supplementary Movie 12), and using a luminescence-based assay, NAD within isolated wound-site macrophages + and NADH levels could be quantified, confirming the in vivo-based observations (resident MΦ had a 0.6781±0.1650 lower NAD + /NADH ratio compared to transient MΦ, FIG. 10j). These findings confirm that the increased Nampt production observed at regenerating wound sites occurs specifically within resident macrophages, highlighting its role as a major source of Nampt at the wound site. is. Furthermore, the high levels of NADH in resident macrophages and the resulting reduction in the NAD + /NADH ratio may be due to a metabolic shift, particularly in the
筋芽細胞増殖の誘導には、CCR5受容体を介したNAMPTの選択的なシグナル伝達が必要である。筋幹細胞におけるNAMPT機能の分子的基盤をより良く解明するために、哺乳動物細胞培養によるインビトロアッセイを実施した。分子試薬や組み換えタンパク質を哺乳動物の系で作製することにより、インビボでのゼブラフィッシュの観察から作成した幹細胞活性化モデルの厳密な評価が可能となった。まず、secNAMPTがその推定上の受容体であるCCR5を介して筋幹細胞の増殖を制御するように作用するかどうかを確認することを目指した。NAMPTとCCR5が直接相互作用するという報告は1件しかないため、NAMPTとCCR5の結合を独自に評価することにした。ヒト組み換えNAMPT[hrNAMPT source 1(hrNAMPT(1))]とヒト組み換えCCR5受容体(hrCCR5)の結合を酵素結合免疫吸着法(ELISA)アプローチで評価した。その結果、hrNAMPT(1)はhrCCR5と172±18nMの解離定数(KD)で結合し(図11a)、これまでの知見を確認した30。NAMPTは高度に進化的に保存されたタンパク質であり、ヒトNAMPTはマウスNAMPTおよびゼブラフィッシュNamptaタンパク質とそれぞれ96%および88.24%の同一性を有している。本発明者らは、hrNAMPTを後述のマウス細胞株アッセイに利用しているため、hrNAMPTのマウス組み換えCCR5(mrCCR5)に対する親和性も、同族リガンドであるCCL4との競合リガンド結合アッセイによってアッセイした。ここで、マウス組み換えCCL4(mrCCL4)は半値最大阻害濃度(IC50)34.4±2.2nMを示し、hrNAMPTのmrCCR5への強い親和性とCCL4と同じ部位を通じた受容体への結合が明らかになった(図11b)。 Induction of myoblast proliferation requires selective signaling of NAMPT through the CCR5 receptor. To better elucidate the molecular basis of NAMPT function in muscle stem cells, an in vitro assay with mammalian cell culture was performed. The production of molecular reagents and recombinant proteins in mammalian systems has enabled rigorous evaluation of stem cell activation models generated from in vivo observations of zebrafish. First, we aimed to determine whether secNAMPT acts through its putative receptor, CCR5, to regulate muscle stem cell proliferation. Since there is only one report that NAMPT and CCR5 interact directly, we decided to evaluate the binding of NAMPT and CCR5 independently. The binding of human recombinant NAMPT [hrNAMPT source 1 (hrNAMPT (1) )] to human recombinant CCR5 receptor (hrCCR5) was assessed by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) approach. As a result, hrNAMPT (1) bound to hrCCR5 with a dissociation constant (K D ) of 172±18 nM (Fig. 11a), confirming previous findings 30 . NAMPT is a highly evolutionarily conserved protein, with human NAMPT sharing 96% and 88.24% identity with mouse NAMPT and zebrafish Nampta proteins, respectively. Since we have utilized hrNAMPT in the murine cell line assays described below, the affinity of hrNAMPT for murine recombinant CCR5 (mrCCR5) was also assayed by a competitive ligand binding assay with its cognate ligand, CCL4. Here, mouse recombinant CCL4 (mrCCL4) exhibited a half-maximal inhibitory concentration ( IC50 ) of 34.4±2.2 nM, demonstrating the strong affinity of hrNAMPT for mrCCR5 and binding to the receptor through the same site as CCL4. (Fig. 11b).
次に、インビトロのマウス細胞培養モデルを用いて、NAMPTが筋幹細胞上で増殖促進シグナルカスケードを開始するかどうかを調べ、NAMPT-CCR5相互作用がこのプロセスを機能的に調節するかどうかを評価した。このために、本発明者らは、マウスのC2C12筋芽細胞を利用した。C2C12のセクレトームデータでは、NAMPTは検出されないか、非常に低く検出されるため、これらの筋芽細胞は活発にNAMPTを分泌していないようである。しかしながら、これらの細胞は、以前に報告された生理学的に適切なレベルのCCR5[Gilliam, B. L., Riedel, D.J. & Redfield, R.R. HIV and beyond.Journal of translational medicine 9, S9 (2011)におけるCCR5阻害剤の臨床使用]と一致する密度[2470±441分子/細胞(n=6)]でCCR5受容体を発現すると判断された。C2C12システムが本発明のアッセイに適していることを検証した後、2種類のヒト組み換えNAMPTタンパク質源[hrNAMPT(1)およびhrNAMPT(2)]をC2C12筋芽細胞に適用し、EdU取り込みによって増殖アッセイを行った。NAMPTの両方の給源は、筋芽細胞増殖において同等かつ有意な用量依存的な増加をもたらした(図11f)。増殖中のNAMPTの細胞内と細胞外の役割を切り離すために、これらの筋芽細胞を、NAMPTの酵素機能に対する非常に特異的で強力な阻害剤であるGMX1778で処置した。薬物処置は、培養中のC2C12増殖の基礎レベルに悪影響を与えず、また外因性NAMPT補充後に生じた筋芽細胞増殖の増加にも影響を与えなかった(図11f)。このことは、NAMPTの増殖促進的役割が、その細胞内酵素機能には依存しないことを強調するものである。NAMPT補充後に観察された増殖反応の強化は、正規のCCR5リガンドであるCCL8/MCP-2およびCCL4/MIP-1βの添加によってC2C12細胞で再現できたが、CCR2リガンドのCCL2/MCP-1の添加では再現できなかった(図11f)。さらに、この増殖反応は、二重のCCR2/CCR5アンタゴニストであるセニクリビロク(CVC)およびCCR5選択的アンタゴニストのマラビロク(MVC)の存在下でブロックされたが、CCR2選択的アンタゴニストのPF-4136309(PF)の存在下ではブロックされなかった(図11f)。総合すると、このデータから、筋芽細胞の増殖を誘導するためには、CCR5受容体を介したNAMPTの選択的なシグナル伝達が必要であることが強調される。次に、マクロファージとNAMPTを介した増殖の関係を調べるために、インビトロの多細胞共培養系に注目した。単離した胚性マウスPAX7+筋幹細胞を、胚性マウス初代筋芽細胞のみ(MB)、マウス筋芽細胞とマウスマクロファージ(MB+MΦ)またはマウス繊維芽細胞3T3(MB+3T3)との共培養の3条件で増殖性を評価した。利用したマウスマクロファージ細胞株は高レベルのNAMPTを発現することが知られており、一方、3T3繊維芽細胞は培養では天然にNAMPTを分泌しない。これらの実験において、マクロファージの存在は衛星細胞増殖を促進し、マクロファージが3T3細胞によって共培養で置き換えられるときに、応答は誘引されなかった。さらに、hrNAMPTを添加すると、MBおよびMB+3T3培養条件下での衛星細胞の増殖をMB+MΦ培養で見られるのと同レベルまで増加させることができたが、この効果はCVCの存在下では消失した。また、CVCの添加により、MB+MΦ培養条件下での衛星細胞の増殖は、MB単独あるいはMB+3T3培養で明らかなレベルまで低下した。これらの結果から、マクロファージによる衛星細胞増殖の増加は、主にCCR5受容体を介して作用するsecNAMPTによって媒介されることが強調される。総合すると、これらの結果から、マクロファージが分泌するNAMPTは、衛星細胞上に存在するCCR5受容体を活性化し、筋肉再生を刺激する重要な増殖促進シグナルであることが明らかである。
We next investigated whether NAMPT initiates a growth-promoting signaling cascade on muscle stem cells using an in vitro mouse cell culture model to assess whether the NAMPT-CCR5 interaction functionally regulates this process. . For this, we utilized mouse C2C12 myoblasts. These myoblasts do not appear to be actively secreting NAMPT, as NAMPT is either undetectable or very low detected in the C2C12 secretome data. However, these cells have previously reported physiologically relevant levels of CCR5 [Gilliam, BL, Riedel, DJ & Redfield, RR HIV and beyond.Journal of
次に、これらの知見をインビボで検証した。ゼブラフィッシュのccr5オーソログは、2dpiのFACSで選別されたpax3a+筋原性幹/前駆細胞に発現していることがわかり(RT-PCRによる)、針刺し筋損傷後のCcr5シグナル伝播をブロックするために、ゼブラフィッシュ幼生にCVCおよびMVCを投与した。複屈折イメージングを用いると、薬剤を投与した幼生では非常に顕著な再生不全が確認された。これは、マクロファージの移動速度への影響や、マクロファージが一過性の状態から常在する状態への移行をブロックしたことによるものではなく、いずれも薬剤投与により表現型が野生型となるものであった。むしろ、創傷部位に存在するpax3a+筋原性幹細胞の増殖の減少が観察され、それは常在性マクロファージのアブレーション後に観察されるのと同程度の大きさであった。これらのデータを総合すると、マクロファージから分泌されたnamptがCcr5依存的に作用して、インビボでの再生時に筋幹細胞の増殖を活性化していることと矛盾しない。 These findings were then validated in vivo. The zebrafish ccr5 orthologue was found to be expressed in 2 dpi FACS-sorted pax3a + myogenic stem/progenitor cells (by RT-PCR) and was used to block Ccr5 signal propagation after pinprick muscle injury. , administered CVC and MVC to zebrafish larvae. Using birefringence imaging, a highly pronounced regeneration defect was confirmed in the drug-treated larvae. This is not due to an effect on macrophage migration velocity or blocking the transition of macrophages from a transient to a resident state, both of which are phenotypically wild-type upon drug administration. there were. Rather, a decrease in proliferation of pax3a + myogenic stem cells present at the wound site was observed, which was comparable in magnitude to that observed after ablation of resident macrophages. Taken together, these data are consistent with macrophage-secreted nmpt acting in a Ccr5-dependent manner to activate muscle stem cell proliferation during regeneration in vivo.
NAMPT遺伝子を無条件にノックアウトしたマウスは、胚性致死となる。このため、マクロファージに特異的な機能喪失型変異導入系を開発した。Tg(UAS:NLS-Cas9)導入遺伝子とTg(mpeg1:Gal4FF)導入遺伝子を結合したCas9のマクロファージ特異的安定発現系を作製した。マイクロインジェクションによりnamptガイドRNA(gRNA)を送達することにより、耐久性のあるマクロファージ特異的nampt遺伝子編集を達成し、続いて筋肉修復におけるマクロファージ由来のnamptの役割をアッセイした(図4i、図8d)。Namptの免疫染色により、nampt gRNAを注入した幼生では、針刺し筋損傷後の創傷部位に存在するNampt発現細胞が目に見えて減少していることが明らかになった。さらに、単離されたマクロファージにおけるNAD+/NADHレベルの定量化により、このマクロファージ特異的遺伝子編集アプローチを用いたマクロファージ特異的nampt機能喪失が機能的に検証された。 Mice with an unconditional knockout of the NAMPT gene are embryonic lethal. Therefore, we developed a macrophage-specific loss-of-function mutagenesis system. A Cas9 macrophage-specific stable expression system was prepared by combining the Tg (UAS: NLS-Cas9) transgene and the Tg (mpeg1: Gal4FF) transgene. By delivering nampt guide RNA (gRNA) by microinjection, we achieved durable macrophage-specific nampt gene editing and subsequently assayed the role of macrophage-derived nampt in muscle repair (Fig. 4i, Fig. 8d). . Immunostaining for Nampt revealed that larvae injected with Nampt gRNA had visibly reduced Nampt-expressing cells present at the wound site after needlestick injury. Furthermore, quantification of NAD+/NADH levels in isolated macrophages functionally validated macrophage-specific nampt loss of function using this macrophage-specific gene editing approach.
針刺し筋損傷後、nampt gRNAを注入した幼生マクロファージは、1~3dpiの間に損傷部位に移動し、創傷の境界線内に位置することで反応した。しかしながら、これらのnampt欠損マクロファージは、損傷部位で適切な細胞増殖と再生を誘導することができず、適切な再生を確保するためには、機能的にマクロファージ由来のNamptが具体的に必要であることが強調された。今回のインビトロ細胞培養解析と、インビボ化学的阻害およびマクロファージ特異的nampt機能喪失の試験結果を総合すると、CCR5依存的に筋幹細胞の増殖を刺激するためには、マクロファージ由来のNAMPTが必要であることが明らかになった。 After needleprick injury, larval macrophages injected with nampt gRNA responded by migrating to the injury site and being located within the wound border between 1-3 dpi. However, these nampt-deficient macrophages fail to induce proper cell proliferation and regeneration at the site of injury, and functional macrophage-derived Nampt is specifically required to ensure proper regeneration. was emphasized. Our in vitro cell culture analysis, together with the results of in vivo chemical inhibition and macrophage-specific nampt loss of function, suggest that macrophage-derived NAMPT is required to stimulate muscle stem cell proliferation in a CCR5-dependent manner. became clear.
次に、外因的に適用されたNAMPTの添加は、体積性筋肉喪失のマウスモデル、通常は通常の幹細胞媒介性修復プロセスに不応性の損傷パラダイム、および未体験の臨床ニーズの領域において、再生を促進することができることが明らかとなった[Quarta, M. et al. Bioengineered constructs combined with exercise enhance stem cell-mediated treatment of volumetric muscle loss. Nature Communications 8, 1-17 (2017)(39)]。この解析は、外因的に適用されたNAMPTが成人の損傷モデルの前後関係でも作用することを確認し、哺乳動物細胞培養に基づく結果をインビボで検証した。驚くべきことに、フィブリンヒドロゲル中のhrNAMPTの送達は、フィブリンのみのコントロールヒドロゲルではなく、創傷部位に適用したときに筋肉の構造を完全に回復することができ、これは、外因的に供給されたNAMPTタンパク質が、ゼブラフィッシュ幼生について上で説明した結果と同様の方法で、哺乳類成体の筋肉の急性損傷という状況で筋肉の修復を刺激することを示すものである。また、分泌型NAMPTがこれら両方のインビボ環境で作用していることを裏付けるものである。
Next, the addition of exogenously applied NAMPT stimulates regeneration in mouse models of volumetric muscle loss, an injury paradigm that is normally refractory to normal stem cell-mediated repair processes, and in areas of unexperienced clinical need. [Quarta, M. et al. Bioengineered constructs combined with exercise enhance stem cell-mediated treatment of volumetric muscle loss.
本発明では、この最も単純な幹細胞システムでさえ、インビボの修復時には様々な細胞の前後関係との複雑な相互作用を必要とし、自然免疫系、特にマクロファージが再生プロセスの重要な調節因子であることが提案される。本発明では、特定の定義されたマクロファージサブセットが存在し、創傷修復中に存在するマクロファージの表現型が驚くほど複雑で、特にNAMPT/CCR5軸などの分裂促進刺激の供給を通じて筋幹細胞を直接制御する一過性の幹細胞ニッチとして作用していることが示された。総合すると、本発明の結果は、筋幹細胞の増殖に必要な特定のマクロファージ由来のシグナルを提供することで、筋芽細胞や組織幹細胞を用いたより良好な治療成果を得ることができることを示している。 The present invention shows that even this simplest stem cell system requires complex interactions with various cellular contexts during in vivo repair and that the innate immune system, especially macrophages, is a key regulator of the regenerative process. is proposed. In the present invention, there are specific defined macrophage subsets, and the phenotype of the macrophages present during wound repair is surprisingly complex, specifically controlling muscle stem cells through the provision of mitogenic stimuli such as the NAMPT/CCR5 axis. It was shown to act as a transient stem cell niche. Taken together, the present results demonstrate that providing specific macrophage-derived signals required for muscle stem cell proliferation can lead to better therapeutic outcomes with myoblasts and tissue stem cells. .
これらの結果は、さらに以下の実験データによって裏付けられ、図示される。 These results are further supported and illustrated by the following experimental data.
次に、マクロファージとNAMPTを介した増殖との関係を調べるために、多細胞型インビトロ共培養系を使用した。単離した胚性マウスPAX7+ 筋幹細胞の増殖を、胚性マウス初代筋芽細胞のみ(MB)、マウス筋芽細胞とマウスマクロファージ(MB+MΦ)またはマウス繊維芽細胞3T3(MB+3T3)のいずれかとの共培養の3条件で評価した。利用したマウスマクロファージ細胞株(Maf/DKO)は、高レベルのNAMPTを発現することが知られているが、本発明の培養条件下でのNAMPT分泌の具体的なレベルを定量化することを目指した。16時間の培養後、Maf/DKOマクロファージは5.24±0.67ng/mlのNAMPTを上清に分泌した(Fig.11)。さらに、これらの細胞は、CCR5の同族リガンド(CCL3、CCL4およびCCL5)を上清に積極的に分泌しなかった(図11d~e)。一方、3T3線維芽細胞は、培養時にNAMPTを自然分泌しない。これらの実験では、マクロファージの存在が衛星細胞の増殖を促進することが観察され(図4k、図11g)、この反応は、共培養においてマクロファージを3T3細胞で置き換えた場合には惹起されない(図4k、図11g)。さらに、hrNAMPTの添加により、MBおよびMB+3T3培養条件下で、MB+MΦ培養で明らかなものと同レベルまで衛星細胞の増殖を増加させることができた(図4k、図11g)が、この効果はMVCと同様にCVC存在下で消失し、PF4存在下では維持された(図4k、図11g)。これらの結果から、マクロファージによる衛星細胞増殖の増加は、主にCCR5受容体を介して作用するsecNAMPTによって媒介されることが強調される。興味深いことに、hrNAMPTはマクロファージ存在下で衛星細胞の増殖を増加させなかったが、これは、増殖の最大閾値速度が存在し、これが受容体の飽和によって調節される可能性があることを示唆している。さらに、共培養にCCL4を添加すると、NAMPT添加の結果が反映され、NAMPTの増殖作用がCCR5によって媒介されることが再確認された。これらの結果から、マクロファージが分泌するNAMPTは、衛星細胞上に存在するCCR5受容体を活性化し、筋肉再生を刺激する重要な増殖促進シグナルであるという仮説が裏付けられた。 Next, a multicellular in vitro co-culture system was used to examine the relationship between macrophages and NAMPT-mediated proliferation. The proliferation of isolated embryonic mouse PAX7 + muscle stem cells was expanded with either embryonic mouse primary myoblasts alone (MB), mouse myoblasts and mouse macrophages (MB+MΦ) or mouse fibroblasts 3T3 (MB+3T3). Three conditions of culture were evaluated. Although the murine macrophage cell line utilized (Maf/DKO) is known to express high levels of NAMPT, we aimed to quantify specific levels of NAMPT secretion under the culture conditions of the present invention. rice field. After 16 hours of culture, Maf/DKO macrophages secreted 5.24±0.67 ng/ml of NAMPT into the supernatant (Fig. 11). Moreover, these cells did not actively secrete CCR5's cognate ligands (CCL3, CCL4 and CCL5) into the supernatant (FIGS. 11d-e). On the other hand, 3T3 fibroblasts do not spontaneously secrete NAMPT in culture. In these experiments, we observed that the presence of macrophages promoted satellite cell proliferation (Fig. 4k, Fig. 11g), and this response was not elicited when macrophages were replaced with 3T3 cells in co-cultures (Fig. 4k). , FIG. 11g). Furthermore, addition of hrNAMPT was able to increase satellite cell proliferation under MB and MB+3T3 culture conditions to the same level as that evident in MB+MΦ cultures (Fig. 4k, Fig. 11g), although this effect Similarly, it disappeared in the presence of CVC and was maintained in the presence of PF4 (Fig. 4k, Fig. 11g). These results emphasize that increased satellite cell proliferation by macrophages is mediated primarily by secNAMPT acting through the CCR5 receptor. Interestingly, hrNAMPT did not increase satellite cell proliferation in the presence of macrophages, suggesting that there is a maximum threshold rate of proliferation that may be regulated by receptor saturation. ing. Furthermore, the addition of CCL4 to co-cultures mirrored the results of NAMPT addition, reaffirming that the proliferative effects of NAMPT were mediated by CCR5. These results supported the hypothesis that NAMPT secreted by macrophages activates CCR5 receptors present on satellite cells and is an important growth-promoting signal that stimulates muscle regeneration.
その後、これらの知見をインビボで検証した。FACSで分離したpax3a+筋原性幹/前駆細胞にゼブラフィッシュのccr5オーソログを2dpiでRT-PCRで発現させ(図11h~j)、針刺し筋損傷直後の幼生ゼブラフィッシュ(4dpf)にCVCとMVCを投与してCcr5シグナル伝達をブロックさせた。複屈折イメージングを用いると、薬剤投与幼生で非常に顕著な再生不全が検出された(図11r~s)。これは、マクロファージや好中球の移動速度への影響や、マクロファージが一過性から常在状態に移行する際のブロックによるものではなく、これらはすべて薬剤投与により表現型上の野生型となったものである(図11k~p)。むしろ、創傷部位に存在するpax3a+筋原性幹細胞の増殖の減少が観察され、それは常在化マクロファージのアブレーション後に観察されるのと同様の大きさであった(図2f~h、図11t~u)。さらに、これらの結果は、CVC投与、筋肉レーザーアブレーション、幼生の長期タイムラプスイメージングによって確認され、マクロファージおよび幹細胞の損傷領域への移動またはマクロファージの常在化状態への移行において識別できる欠損を示さなかった(MΦは10.20±0.91hpiで常在化開始、n=6損傷)。常在化マクロファージは11.80±0.57hpiまでに筋幹細胞との結合を開始し(n=6)、対照マクロファージと同じように連続的で途切れのない結合を維持しながら相互作用した。しかし、無処置幼生とは対照的に、常在化マクロファージは実験終了時点(18時間、n=6)まで、その標的幹細胞との結合を維持し、これらの相互作用が停止して幹細胞分裂後に2つの細胞タイプが離れる対照設定のようには終了しなかった(図11q、補足ビデオ13)。このように、幹細胞分裂は、マクロファージとその会合する幹細胞を分離するトリガーとして働き、マクロファージが次の標的幹細胞へと進行することを可能にし得る。これらのデータを総合すると、Ccr5を介したシグナル伝達は、インビボでの再生時に筋幹細胞の増殖を活性化するために必要なものであることが一貫して証明された。 These findings were then validated in vivo. Zebrafish ccr5 orthologues were expressed by RT-PCR at 2 dpi in pax3a+ myogenic stem/progenitor cells isolated by FACS (FIGS. 11h-j), and CVCs and MVCs were expressed in larval zebrafish (4dpf) immediately after needlestick injury. administration to block Ccr5 signaling. Using birefringence imaging, a highly pronounced regeneration defect was detected in drug-treated larvae (FIGS. 11r-s). This is not due to an effect on macrophage or neutrophil migration velocity or a block in the transition of macrophages from the transient to the resident state, all of which become phenotypically wild-type upon drug administration. (Fig. 11k-p). Rather, a decrease in the proliferation of pax3a + myogenic stem cells residing at the wound site was observed, which was of similar magnitude to that observed after ablation of resident macrophages (Fig. 2f–h, Fig. 11t). u). Furthermore, these results were confirmed by CVC administration, muscle laser ablation, and long-term time-lapse imaging of larvae, which showed no discernible defects in the migration of macrophages and stem cells to the injured area or the transition to a resident state of macrophages. (MΦ onset of normalization at 10.20±0.91 hpi, n=6 injuries). Resident macrophages began binding muscle stem cells by 11.80±0.57 hpi (n=6) and interacted while maintaining continuous uninterrupted binding similar to control macrophages. However, in contrast to untreated larvae, resident macrophages remained associated with their target stem cells until the end of the experiment (18 h, n=6), and these interactions ceased, leading to post-stem cell division. It did not terminate like the control setting where the two cell types separate (Fig. 11q, Supplementary Video 13). Thus, stem cell division may act as a trigger to separate macrophages and their associated stem cells, allowing macrophages to progress to the next target stem cell. Taken together, these data consistently demonstrate that signaling through Ccr5 is required to activate muscle stem cell proliferation during regeneration in vivo.
再生促進的、マクロファージ由来、筋幹細胞ニッチの制御におけるNampta/Ccr5シグナル軸の役割のさらなる証拠を得るために、CRISPR-Cas9を介した遺伝子編集によって、namptaおよびCcr5遺伝子の両方に生殖細胞変異を生じさせ、ホモ接合変異体において筋肉再生を測定した(図12a~c、k~m)。無条件にNAMPT遺伝子をノックアウトすると胚性致死となるマウスとは対照的に50、幼生のゼブラフィッシュはnampta生殖細胞ノックアウトでも生存することができる。これは、namptbが機能的に補い、生存に重要なNAD+サルベージ経路32におけるタンパク質の酵素的役割を少なくとも部分的には果たすことができるためと思われる。両変異体は、野生型またはヘテロ接合体の兄弟と比較して、損傷応答性マクロファージまたは常在性マクロファージの数に同等の差を示さなかった(図12d~e,n~o)。さらに、両変異体の常在性マクロファージは、創傷部位に位置する筋幹細胞と相互作用するようになった(図12f、p)。namptaとccr5の両ホモ接合体変異体は、針刺し筋損傷後の複屈折分析を用いて、顕著な再生欠損を記録した(図12g-h,q-r)。さらに、いずれの場合も、この欠損は、損傷領域内の増殖している筋幹細胞の著しい減少に起因していた(図12i~j、s~t)。 To provide further evidence for the role of the Nampta/Ccr5 signaling axis in regulating the pro-regenerative, macrophage-derived, muscle stem cell niche, we generated germline mutations in both nampta and Ccr5 genes by CRISPR-Cas9-mediated gene editing. and measured muscle regeneration in homozygous mutants (FIGS. 12a-c, km). Larval zebrafish can survive nampta germline knockout, in contrast to mice that are embryonic lethal upon unconditional knockout of the NAMPT gene. This is likely because nmptb is functionally complementary and can at least partially fulfill the protein's enzymatic role in the survival-critical NAD + salvage pathway 32 . Both mutants showed no comparable difference in numbers of injury-responsive or resident macrophages compared to wild-type or heterozygous siblings (FIGS. 12d-e,no). Moreover, resident macrophages of both mutants became able to interact with muscle stem cells located at the wound site (Fig. 12f,p). Both nampta and ccr5 homozygous mutants scored markedly defective regeneration using birefringence analysis after pinprick injury (Fig. 12g-h, qr). Moreover, in both cases, this defect was due to a marked reduction in proliferating muscle stem cells within the injured area (FIGS. 12i-j, st).
再生促進活性に必要なのがマクロファージ由来のNamptaであるかどうかを明らかにするために、本発明者らは、新規なマクロファージ特異的機能喪失変異誘導系を開発した(A.I.I,Z.Zhang,V.Pazhakh,H.R.Manley,E.R.Thompson,L.C.Fox,S.Yerneni,P.Blombery,G.J.L、執筆中)。マクロファージ特異的なCas9タンパク質の安定発現は、Tg(4xUAS:NLS-Cas9)導入遺伝子とTg(mpeg1:Gal4FF)導入遺伝子を結合したものから生成させた。マイクロインジェクションによりnamptaガイドRNA(gRNA)を送達することにより、遺伝子編集されたマクロファージのnampta gRNA標的部位およびその周辺における、配列破壊を伴う耐久性のあるマクロファージ特異的nampta遺伝子編集が明らかになった(図13a)。また、namptaの免疫染色により、nampta-gRNAを注入した幼生の針刺し筋損傷後の創傷部位に存在するNampt発現細胞の目に見える減少が確認された(図13b)。さらに、単離されたマクロファージにおけるNAD+/NADHレベルの定量化により、このマクロファージ特異的遺伝子編集アプローチを用いたマクロファージ特異的nampta機能喪失が機能的に検証された(図13c)。 To clarify whether macrophage-derived Nampta is required for regeneration-promoting activity, we developed a novel macrophage-specific loss-of-function mutagenesis system (AII, Z. Zhang, V. Pazhakh, HR Manley, ER Thompson, LC Fox, S. Yerneni, P. Blombery, GJL, in writing). Stable expression of macrophage-specific Cas9 protein was generated from a combination of Tg(4xUAS:NLS-Cas9) and Tg(mpeg1:Gal4FF) transgenes. Delivery of nampta guide RNA (gRNA) by microinjection revealed durable macrophage-specific nampta gene editing with sequence disruptions at and around nampta gRNA target sites in gene-edited macrophages ( Figure 13a). Immunostaining for nampta also confirmed a visible reduction in Nampt-expressing cells present at the wound site after needlestick injury in nampta-gRNA-injected larvae (Fig. 13b). Furthermore, quantification of NAD + /NADH levels in isolated macrophages functionally validated macrophage-specific nampta loss of function using this macrophage-specific gene editing approach (Fig. 13c).
この検証された系統特異的な遺伝子編集法を用いて、マクロファージ由来のNamptaの筋肉修復における役割を、本発明者らの標準化された筋損傷パラダイムを用いて評価した(図4b)。針刺し筋損傷後、nampta-gRNAを注入した幼生のマクロファージは、損傷部位への移動、常在型サブタイプへの移行、損傷部位の筋幹細胞との活発な相互作用によって反応した(図13d~g)。しかしながら、これらのnampta欠損マクロファージは、損傷部位で適切な細胞増殖と再生を誘導することができず(図4d~g)、適切な再生を確保するためには、マクロファージ由来の機能的なnamptaが特に必要であることが浮き彫りにされた。mpeg-Cas9実験およびNAMPT酵素活性を阻害する新たな実験について追加の対照実験を行い、それが筋幹細胞増殖に悪影響を及ぼさないことを実証し、対照的に、マクロファージ特異的namptbノックダウン幼生は、対照の損傷幼生で明らかになった速度より低下しているものの、対照とは著しい筋肉再生を行う(拡張データ図13l~n)。さらに、Tg(mpx1:KALTA4);Tg(4xUAS:NLS-Cas9)導入遺伝子の組み合わせを用いた好中球特異的なnamptaの欠失は、筋肉再生におけるいかなる欠損ももたらさなかった(図13o~q)ことから、マクロファージが創傷部位に存在するNamptaの給源であることが再確認された。最後に、Namptの再生促進サイトカイン活性が、インビトロベースのアッセイで明らかにされたように、インビボでその酵素機能とは無関係であるかどうかを調べた。再生中の幼生にGMX1778を添加し、マクロファージが常在し始める時点から、Namptの細胞内酵素機能を時間的に厳密に制御して阻害しても、筋幹細胞の増殖は変化しなかった(図10p~q)。このことは、Namptの分泌型がその増殖機能を支配しているというインビトロでの知見を裏付けるものであった。今回のインビトロ細胞培養解析と、インビボ化学的阻害およびマクロファージ特異的nampta機能喪失の試験結果を総合すると、CCR5依存的に筋幹細胞の増殖を刺激するためには、マクロファージ由来のNAMPTが必要であることが明らかになった(図14j)。 Using this validated lineage-specific gene-editing method, the role of macrophage-derived Nampta in muscle repair was assessed using our standardized muscle injury paradigm (Fig. 4b). After pinprick muscle injury, larval macrophages injected with nampta-gRNA responded by migrating to the injury site, transitioning to the resident subtype, and actively interacting with muscle stem cells at the injury site (Fig. 13d-g). ). However, these nampta-deficient macrophages failed to induce adequate cell proliferation and regeneration at the site of injury (Fig. 4d–g), and functional nampta-derived macrophages were required to ensure adequate regeneration. It was highlighted that it is particularly necessary. Additional control experiments were performed for the mpeg-Cas9 experiment and a new experiment inhibiting NAMPT enzymatic activity to demonstrate that it did not adversely affect muscle stem cell proliferation, in contrast macrophage-specific namptb knockdown larvae It undergoes significant muscle regeneration compared to controls, albeit at a slower rate than that evident in control injured larvae (Extended Data Figures 13l-n). Moreover, neutrophil-specific deletion of nampta using the Tg(mpx1:KALTA4);Tg(4xUAS:NLS-Cas9) transgene combination did not result in any defects in muscle regeneration (Fig. 13o-q ), reconfirming that macrophages are the source of Nampta present at the wound site. Finally, we investigated whether Nampt's pro-regenerative cytokine activity was independent of its enzymatic function in vivo, as revealed in in vitro-based assays. Addition of GMX1778 to regenerating larvae and inhibition of the intracellular enzymatic function of Nampt by strict temporal control from the time macrophages began to reside did not change the proliferation of muscle stem cells (Fig. 10p-q). This supported the in vitro finding that the secretory form of Nampt dominates its proliferative function. Taken together, our in vitro cell culture analysis and the results of studies of in vivo chemical inhibition and macrophage-specific nampta loss of function suggest that macrophage-derived NAMPT is required to stimulate muscle stem cell proliferation in a CCR5-dependent manner. was revealed (Fig. 14j).
次に、Ccr5受容体が、再生過程における筋幹細胞の増殖を刺激するために、筋幹細胞に特に必要であることを確認するための実験を計画した。これらの解析を行うために、創傷部位に存在する筋幹細胞で発現する上述のpax7b:GAL4FF株を用いた(図7c)。このpax7bプロモーターを用いて4xUAS:NLS-Cas9トランスジェニック株を発現させると、高効率な二重gRNAの組み合わせを用いた筋幹細胞特異的なccr5ノックダウンが可能になった。この筋幹細胞系列特異的アブレーションのccr5ノックダウンにより、損傷部における一過性マクロファージと常在性マクロファージの数は変化せず、さらに常在性マクロファージと幹細胞の会合にも影響がなかった(図13h~j)。これらの遺伝子編集幼生は、針刺し筋損傷後に著しい再生欠損を示し(図4c~e)、創傷部位の筋幹細胞増殖の著しい欠損を示した(図4h~i)。これらの欠損は、生殖細胞ccr5変異体(図12k~t)やCcr5活性を化学的に阻害した幼生(図11r~s)で明らかになった欠損と同様の大きさであった。総合すると、これらのデータから、筋幹細胞のCcr5活性は、筋肉再生時に幹細胞増殖を誘導するために必要であることが明らかとなる。 Experiments were then designed to confirm that the Ccr5 receptor is specifically required for muscle stem cells to stimulate their proliferation during the regeneration process. To perform these analyses, we used the pax7b:GAL4FF strain described above, which is expressed in muscle stem cells present at the wound site (Fig. 7c). Expression of the 4xUAS:NLS-Cas9 transgenic line with this pax7b promoter enabled muscle stem cell-specific ccr5 knockdown using highly efficient dual gRNA combinations. This muscle stem cell lineage-specific ablation ccr5 knockdown did not alter the numbers of transient and resident macrophages at the injury site, nor did it affect the association of resident macrophages with stem cells (Fig. 13h). ~j). These gene-edited larvae exhibited marked defects in regeneration after needlestick muscle injury (Fig. 4c-e) and marked defects in muscle stem cell proliferation at the wound site (Fig. 4h-i). These defects were of similar magnitude to defects revealed in germline ccr5 mutants (Fig. 12k-t) and larvae in which Ccr5 activity was chemically inhibited (Fig. 11r-s). Taken together, these data demonstrate that muscle stem cell Ccr5 activity is required to induce stem cell proliferation during muscle regeneration.
次に、針刺し筋損傷後の幼生ゼブラフィッシュに外因性-NAMPTを添加した場合の効果を検討した。これまでの試験で、分泌型NAMPTは好中球のアポトーシスを阻害し51、それによって炎症動態を変化させる可能性が示されているため、NAMPT補充に対する自然免疫細胞の反応を解析した。本発明者らの急性損傷設定では、外因性NAMPT処置によって免疫細胞の動態の変化や創傷部位のリソゾーム活性の変化は観察されなかった(図14a~c)。しかし、NAMPTの補充は、創傷部位内の筋幹細胞の増殖に30.70±4.26%という非常に顕著な増加をもたらした(図4j、図14d)。さらに、NAMPTの補充は、マクロファージアブレーション幼生の創傷部位の増殖をレスキューする機能も果たし、対照設定での反応よりも10.96±3.55%増殖が増加するようにさえ作用した(図4j、図14d)。しかし、NAMPTは、CVCと一緒に補充された場合、増殖の欠損をレスキューすることができなかった(図4j、図14d)。興味深いことに、正規のCcr5リガンドであるCCL8は、創傷部位の増殖反応をNAMPTと同程度に強化ことができたが(平均で対照より28.34±4.48%高い)、対照と比較して創傷部位以外の細胞増殖も43.03±4.46%増加させた(図4j、図14d)。このことは、NAMPTが、Ccr5活性化によって引き出される一般的な増殖反応とは異なる、創傷部位に存在する筋幹細胞に特異的な機能を有することを強調している。 Next, the effect of adding exogenous-NAMPT to larval zebrafish after needlestick injury was examined. Since previous studies have shown that secretory NAMPT may inhibit neutrophil apoptosis 51 , thereby altering inflammatory dynamics, we analyzed the response of innate immune cells to NAMPT supplementation. In our acute injury setting, we did not observe changes in immune cell dynamics or lysosomal activity at the wound site with exogenous NAMPT treatment (FIGS. 14a-c). However, NAMPT supplementation resulted in a highly significant increase of 30.70±4.26% in muscle stem cell proliferation within the wound site (Fig. 4j, Fig. 14d). Furthermore, NAMPT supplementation also functioned to rescue wound site proliferation of macrophage ablation larvae, even acting to increase proliferation by 10.96±3.55% over responses in control settings (Fig. 4j, Figure 14d). However, NAMPT was unable to rescue the proliferation defect when co-replenished with CVC (Fig. 4j, Fig. 14d). Interestingly, CCL8, the canonical Ccr5 ligand, was able to enhance the wound site proliferative response to the same extent as NAMPT (on average 28.34±4.48% higher than control), but compared with control. also increased cell proliferation outside the wound site by 43.03±4.46% (Fig. 4j, Fig. 14d). This emphasizes that NAMPT has a specific function on muscle stem cells present at the wound site, distinct from the general proliferative response elicited by Ccr5 activation.
次に、内因性幹細胞による修復が困難な損傷パラダイムであり、臨床上未解決の分野である体積性筋力低下モデルマウスにおいて、外因性NAMPTの添加により再生が促進されるかどうかを検討した52。この解析では、外因性NAMPTが成人の損傷モデルでも作用することが確認され、マウス細胞培養に基づく結果がインビボで検証された。驚くべきことに、フィブリンのみのコントロールヒドロゲルではなく、フィブリンヒドロゲルを介して筋肉欠損部にhrNAMPTを送達し、創傷部位に適用すると、筋肉の構造を完全に回復することができた(図4l~o)。平均して、損傷の時点でhrNAMPT(0.5μg)の単回投与で処置すると、平均筋肉面積が3.276±0.4926mm2増加し、平均線維化面積が34.76±9.32%減少した。VML損傷モデルにおけるNAMPT添加は、増殖するPAX7+衛星細胞の総数と割合の両方において有意な増加をもたらし(図4p~r、図14e)、中心核を持つデノボ筋線維の数が有意に増加したが(図4s~t)、再生物の免疫細胞プロファイルに大きな変化を誘発しなかった(図14h~i)。創傷内の血管新生は、VML損傷における他の再生促進アプローチについて説明したのと同様のレベルで発生したが52,53(拡張データ図14f~g)、これは、血管新生が単に、NAMPT処置された損傷で明らかな再生レベルに比例することを示唆している。しかしながら、NAMPTとCCR5が血管新生を刺激するという、より直接的な作用様式は、特にこれらのタンパク質が以前に多くの異なる文脈で内皮細胞増殖を誘導することが示されていることを考えると、正式に否定することはできない54-56。これらの知見を総合すると、外因的に供給されたNAMPTタンパク質は、ゼブラフィッシュの幼生について上記で述べた結果と同様に、哺乳類の成体筋肉の急性損傷という状況において、筋肉の修復を刺激することが示された。また、これらのインビボ環境において活性を示すのは分泌型NAMPTであるという知見も補強された。 Next, we examined whether the addition of exogenous NAMPT promotes regeneration in volumetric muscle weakness model mice, an injury paradigm that is difficult to repair by endogenous stem cells and is an unsolved clinical problem 52 . This analysis confirmed that exogenous NAMPT also works in an adult injury model, and validated mouse cell culture-based results in vivo. Surprisingly, delivery of hrNAMPT to the muscle defect via a fibrin hydrogel, but not a fibrin-only control hydrogel, and application to the wound site was able to fully restore muscle architecture (Fig. 4l-o). ). On average, treatment with a single dose of hrNAMPT (0.5 μg) at the time of injury increased mean muscle area by 3.276±0.4926 mm2 and mean fibrotic area by 34.76±9.32%. Diminished. NAMPT addition in the VML injury model resulted in a significant increase in both the total number and percentage of proliferating PAX7 + satellite cells (Fig. 4p-r, Fig. 14e), with a significant increase in the number of de novo myofibers with central nuclei. (Fig. 4s-t) but did not induce major changes in the immune cell profile of the regenerates (Fig. 14h-i). Although neovascularization within the wound occurred at levels similar to those described for other pro-regenerative approaches in VML injury52,53 (Extended Data Fig. 14f-g), this suggests that neovascularization was only due to NAMPT treatment. suggest that it is proportional to the level of regeneration apparent in the injured lesion. However, the more direct mode of action of NAMPT and CCR5 to stimulate angiogenesis, especially given that these proteins have previously been shown to induce endothelial cell proliferation in many different contexts, is It cannot be formally denied54-56 . Taken together, these findings suggest that exogenously supplied NAMPT protein can stimulate muscle repair in the context of acute adult mammalian muscle injury, similar to the results described above for zebrafish larvae. shown. It also reinforced the finding that it is the secreted form of NAMPT that is active in these in vivo settings.
NAMPT断片およびその誘導体
一実施形態では、二量体は、N末端にシステイン残基を加えることによって形成される(リンカー、例えばGGSまたはGGSの繰り返しの有無)。システインはまた、NAMPT配列に天然に存在するものであり得る。
CSYVVTNGLGINVFKDPVADPNKRSKKGRLSLHRTPAGNFVTLEEGKGDLEEYGQDLLHTVFKNGKVTKSYSFDEIRKNAQLNIELEAAHH
ヒト:
SYVVTNGLGINVFKDPVADPNKRSKKGRLSLHRTPAGNFVTLEEGKGDLEEYGQDLLHTVFKNGKVTKSYSFDEIRKNAQLNIELEAAHH
マウス:
SYVVTNGLGVNVFKDPVADPNKRSKKGRLSLHRTPAGNFVTLEEGKGDLEEYGHDLLHTVFKNGKVTKSYSFDEVRKNAQLNIEQDVAPH
NAMPT Fragments and Derivatives Thereof In one embodiment, dimers are formed by adding a cysteine residue at the N-terminus (with or without a linker, eg, GGS or GGS repeats). A cysteine can also occur naturally in a NAMPT sequence.
CSYVVTNGLGINVFKDPVADPNKRSKKGRLSLHRTPAGNFVTLEEGKGDLEEYGQDLLHTVFKNGKVTKSYSFDEIRKNAQLNIELEAAHH
Human:
SYVVTNGLGINVFKDPVADPNKRSKKGRLSLHRTPAGNFVTLEEGKGDLEEYGQDLLHTVFKNGKVTKSYSFDEIRKNAQLNIELEAAHH
mouse:
SYVVTNGLGVNVFKDPVADPNKRSKKGRLSLHRTPAGNFVTLEEGKGDLEEYGHDLLHTVFKNGKVTKSYSFDEVRKNAQLNIEQDVAPH
NAMPTのC末端断片は、筋幹細胞の増殖を刺激する。NAMPTは、前述のように大きなホモ二量体を有する細胞内酵素であり、細胞外に放出されるとサイトカインとして作用する。しかしながら、サイトカイン活性を担うNAMPTドメインは不明であった。NAMPTの結晶構造を再検討した結果、NAMPTのC末端の構造は、その大きさと構造(C末端α-ヘリックスおよびβ-シート)により、古典的なCCR結合ケモカイン(CCL2など)と非常に似ていることがわかった(図9a)。さらに、このドメインはコアタンパク質構造から伸びており、受容体との結合を促進する可能性がある。そこで、NAMPTのC末端を組み換えで再現し、CCR5へのNAMPTの結合と競合させ、衛星細胞の増殖を刺激する能力を試験した。驚くべきことに、本明細書では「サイトカインフィンガー」(cif)と呼ぶこの断片は、CCR5へのNAMPTの結合を阻害し(IC50=21.5nM、図9b)、用量依存的に衛星細胞の増殖を刺激し、全長NAMPTと同レベルで成長を誘導した(図9c)。これらのデータを総合すると、C末端のcifドメインがNAMPTの筋サイトカイン活性に関与していることが示される。 The C-terminal fragment of NAMPT stimulates muscle stem cell proliferation. NAMPT is an intracellular enzyme having a large homodimer as described above, and acts as a cytokine when released outside the cell. However, the NAMPT domain responsible for cytokine activity remained unknown. A review of the crystal structure of NAMPT revealed that the structure of the C-terminus of NAMPT is very similar to classical CCR-binding chemokines (such as CCL2) due to its size and structure (C-terminal α-helix and β-sheet). (Fig. 9a). Furthermore, this domain extends from the core protein structure and may facilitate binding to receptors. Therefore, the C-terminus of NAMPT was recombined and tested for its ability to compete with NAMPT binding to CCR5 and stimulate satellite cell proliferation. Surprisingly, this fragment, referred to herein as the "cytokine finger" (cif), inhibited NAMPT binding to CCR5 (IC50 = 21.5 nM, Fig. 9b) and dose-dependently increased satellite cell proliferation. and induced growth at the same level as full-length NAMPT (Fig. 9c). Taken together, these data indicate that the C-terminal cif domain is involved in the muscle cytokine activity of NAMPT.
臨床応用を目指したNAMPTサイトカイン誘導体。NAMPT誘導体は、送達を改善し、受容体を介した活性を強化するために、様々な修飾を施して操作される。これらの形態は、受容体結合親和性の増加または最適化、インビトロでの細胞ベースの増殖、インビボでのゼブラフィッシュまたは哺乳類の筋肉再生アッセイなど、臨床的に有用な特性について連続的にアッセイされる。組織ターゲティングは、複数の投与モードにおいて明らかに大きな価値があり、標的組織における送達および適切な保持を強化するために組織指向性部分を含ませることが提案される。NAMPTまたはNAMPT誘導体はさらに、その組成または官能化された構造を通じて組織ターゲティングを提供できるように、当該技術分野で知られているナノキャリアなどの担体により投与することができる。 A NAMPT cytokine derivative aimed at clinical application. NAMPT derivatives are engineered with various modifications to improve delivery and enhance receptor-mediated activity. These forms are serially assayed for clinically useful properties such as increased or optimized receptor binding affinity, in vitro cell-based proliferation, and in vivo zebrafish or mammalian muscle regeneration assays. . Tissue targeting is clearly of great value in multiple modes of administration, and the inclusion of tissue-directing moieties is proposed to enhance delivery and proper retention in target tissues. NAMPT or NAMPT derivatives can also be administered by carriers such as nanocarriers known in the art to provide tissue targeting through their composition or functionalized structure.
NAMPTサイトカインフィンガーを二量化し、受容体親和性を高める。NAMPTは天然ではホモ二量体であり、既知のCCR5結合ケモカインは二量体であり、受容体結合親和性およびシグナル伝達を調節する多量体(三量体、四量体、オリゴマー化によりそれ以上)を形成することができる。一実施形態では、NAMPTcifは、CCR5への結合親和性を増加させるために二量体化される(図9d)。一つのアプローチでは、NAMPTcifのN末端に天然に存在する単一のシステイン残基が、その二量体化を強制するために使用される。CCR5に対する二量体NAMPTcifの結合親和性は、ELISAと表面プラズモン共鳴(SPR)アッセイにより試験される。二量体NAMPTcifがマウス初代衛星細胞の増殖を促進する活性を試験した。静止衛星細胞は、インビボで最も高い自己再生特性を有することが示される衛星細胞のサブセットに特異的な陰性および陽性の細胞表面マーカー(CD31-、CD11b-、CD45-、TER119-、Sca1-、CD34+、CD106+)に依存し、上記のように新鮮な筋肉から選別される。細胞をインビトロで培養し、NAMPT誘導体がこれらの初代筋幹細胞の増殖を刺激する効果を判定する。二量体、および多量体NAMPTcif、および機能的誘導体の再生能力を、記載されるゼブラフィッシュ再生アッセイで試験する。 Dimerizes NAMPT cytokine fingers and increases receptor affinity. NAMPT is a homodimer in nature, the known CCR5-binding chemokines are dimers, and they form multimers (trimers, tetramers, oligomerization and higher) that regulate receptor binding affinity and signal transduction. ) can be formed. In one embodiment, NAMPTcif is dimerized to increase its binding affinity to CCR5 (Fig. 9d). In one approach, a single naturally occurring cysteine residue at the N-terminus of NAMPTcif is used to force its dimerization. The binding affinity of dimeric NAMPTcif for CCR5 is tested by ELISA and surface plasmon resonance (SPR) assays. The activity of dimeric NAMPTcif to promote proliferation of mouse primary satellite cells was tested. Quiescent satellite cells have negative and positive cell surface markers (CD31-, CD11b-, CD45-, TER119-, Sca1-, CD34+) specific for a subset of satellite cells shown to have the highest self-renewal properties in vivo. , CD106+) and are sorted from fresh muscle as described above. Cells are cultured in vitro to determine the effect of NAMPT derivatives on stimulating proliferation of these primary muscle stem cells. The regeneration ability of dimeric and multimeric NAMPTcif, and functional derivatives, is tested in the described zebrafish regeneration assay.
ECM-および/またはシンデカン結合モチーフの付加は、送達を最適化し、CCR5上の緊張性シグナル伝達を増加させるための好ましいアプローチの1つとして用いられる(Mochizuki et al Nat. Biomed Engineering 2019参照)(図14を参照)。いくつかのタンパク質は、ラミニンなどのシンデカンに結合する。1つの特定のシンデカン結合部位は、配列RKRLQVQLSIRT(SB)を有するラミニン-α鎖の球状ドメインである。結合分子の付加は、当技術分野で知られているように、合成的手段によって、または組み換えアプローチを使用して行い得る。例示的な、非限定的なECM結合部位には、RGD、またはYGISR、YIGSR、GFOGER、IKVAV、およびGEFYFDLRLKGKが含まれる。 Addition of ECM- and/or syndecan-binding motifs is used as one of the preferred approaches to optimize delivery and increase tonic signaling on CCR5 (see Mochizuki et al Nat. Biomed Engineering 2019) (Fig. 14). Some proteins bind to syndecans such as laminin. One particular syndecan binding site is the globular domain of the laminin-α chain with the sequence RKRLQVQLSIRT (SB). Addition of binding molecules may be by synthetic means or using recombinant approaches, as is known in the art. Exemplary, non-limiting ECM binding sites include RGD, or YGISR, YIGSR, GFOGER, IKVAV, and GEFYFDLRLKGK.
機能性誘導体を試験するのに適するモデルの一つは、確立された心筋毒誘発筋損傷モデルである。心筋毒は筋ECMを破壊せずに筋細胞を殺す筋壊死剤であり、ECM結合モチーフを含むNAMPTバリアントを試験するための重要なモデルを提供する。幹細胞の大部分を無傷で残すため、筋幹細胞の活性化をアッセイする際に最もよく使われるモデルである。標準的なモデルは、前脛骨筋(TA)に心筋毒を筋肉内注射し、失われた線維の回復をアッセイするものである。最終的には、ARMIで確立されたmdxマウスが試験される。mdxモデルは、筋変性と同時に慢性的な筋線維化を示すため、NAMPT誘導体の幹細胞活性化能と抗線維化能の両方を検証するために使用される。筋肉再生は、上記の標準的な組織学的アッセイを使用して、確立された時点で試験される。 One of the models suitable for testing functional derivatives is the established model of cardiomyotoxin-induced muscle damage. Cardiotoxins are myonecrolytic agents that kill myocytes without destroying the muscle ECM, providing an important model for testing NAMPT variants containing ECM-binding motifs. It is the most commonly used model when assaying muscle stem cell activation because it leaves the majority of stem cells intact. A standard model is the intramuscular injection of cardiotoxin into the tibialis anterior muscle (TA) and assay of recovery of lost fibers. Finally, ARMI-established mdx mice will be tested. The mdx model is used to test both the stem cell activating and anti-fibrotic potential of NAMPT derivatives, as it shows chronic muscle fibrosis concurrently with muscle degeneration. Muscle regeneration is tested at established time points using the standard histological assays described above.
衛星細胞は、分化した組織の内部で特異的な解剖学的ニッチを占有する、単能性の組織常在幹細胞という点で、原型的である。ここ数十年の研究により、多種多様な損傷に応答して効果的に筋肉修復を調整するこのシステムの特別な能力が明らかとなった。この実証された再生能力にもかかわらず、単離された筋幹細胞の移植は未だ治療的インパクトを与えておらず、筋幹細胞を刺激する再生治療は、未だに皆無である。本発明で開示されるデータは、この最も単純な幹細胞システムでさえ、インビボの修復時には様々な細胞の前後関係との複雑な相互作用を必要とし、自然免疫系、特にマクロファージが再生プロセスの重要な調節因子であることを提案するものである。本明細書で示したことは、創傷修復中に存在する驚くほど複雑なマクロファージ表現型のうちの1つである特定のマクロファージサブセットが、分裂促進刺激、特にNAMPT/CCR5軸の供給を通じて筋幹細胞筋を直接制御する一過性の幹細胞ニッチとして機能するという概念である(図14j)。したがって、本発明で同定されたシグナルのように、筋幹細胞の増殖に必要な特定のマクロファージ由来のシグナルを提供することは、筋芽細胞ベースの治療成果を向上させるための道を提供するものである。 Satellite cells are prototypical in that they are unipotent, tissue-resident stem cells that occupy specific anatomical niches within differentiated tissues. Recent decades of research have revealed the unique ability of this system to effectively coordinate muscle repair in response to a wide variety of injuries. Despite this demonstrated regenerative capacity, transplantation of isolated muscle stem cells has not yet had therapeutic impact, and regenerative therapies that stimulate muscle stem cells are still lacking. The data disclosed in the present invention demonstrate that even this simplest stem cell system requires a complex interaction with various cellular contexts during in vivo repair, and that the innate immune system, especially macrophages, is critical in the regenerative process. proposed to be a regulatory factor. What we have shown here is that a specific macrophage subset, one of the surprisingly complex macrophage phenotypes present during wound repair, activates muscle stem cells through the supply of mitogenic stimuli, particularly the NAMPT/CCR5 axis. functioning as a transient stem cell niche that directly regulates (Fig. 14j). Thus, providing specific macrophage-derived signals required for muscle stem cell proliferation, such as the signals identified in the present invention, provide an avenue for improving myoblast-based therapeutic outcomes. be.
いくつかの実施形態では、TRP残基は置換される。 In some embodiments, TRP residues are substituted.
本明細書で引用または参照されたすべての文書、および本明細書で引用または参照されたすべての引用文書、並びに本明細書または本明細書に参照により組み込まれる文書に記載された任意の製品に関する製造元の説明書、記述、製品仕様書および製品シートは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。2020年12月17日に出願されたオーストラリア仮特許出願2020904717および2020年4月20日に出願されたオーストラリア仮特許出願2020901237の全内容は、その全体が本明細書に参照により本明細書に組み込まれる。図面は、Nature 2021 Mar;591 (7849): 281-287において発明者らが公表した文書にもカラーで明確に表現されている。doi: 10.1038/s41586-021-03199-7. Epub 2021 Feb 10.
to all documents cited or referenced herein, and to all cited documents cited or referenced herein, and to any product described herein or in a document incorporated by reference herein; The manufacturer's instructions, descriptions, product specifications and product sheets are hereby incorporated by reference in their entireties. The entire contents of Australian Provisional Patent Application No. 2020904717 filed on December 17, 2020 and Australian Provisional Patent Application No. 2020901237 filed on April 20, 2020 are hereby incorporated by reference in their entireties. be The drawing is also clearly represented in color in the paper published by the inventors in Nature 2021 Mar;591 (7849): 281-287. doi: 10.1038/s41586-021-03199-7. Epub 2021
当業者であれば、本明細書の開示に照らして、本発明の範囲から逸脱することなく、例示した特定の実施形態において様々な修正および変更を行うことができることを理解するであろう。すべてのかかる修正および変更は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。 Those skilled in the art will appreciate, in light of the disclosure herein, that various modifications and changes can be made to the specific embodiments illustrated without departing from the scope of the invention. All such modifications and changes are intended to be included within the scope of the appended claims.
参考文献
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Yahiaoui, L., Gvozdic, D., Danialou, G., Mack, M. & Petrof, B. J. CC family chemokines directly regulate myoblast responses to skeletal muscle injury. The Journal of physiology 586, 3991-4004 (2008).
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Van den Bergh, R. et al. Monocytes contribute to differential immune pressure on R5 versus X4 HIV through the adipocytokine visfatin/NAMPT. PloS one 7, e35074 (2012).
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Mochizuki et al., Nat. Biomed Engineering 2019.
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Claims (49)
(i)本明細書で定義されるCCR5相互作用剤を含むかまたはコードする、
(ii)衛星細胞またはその先駆細胞またはその子孫細胞
(iii)マクロファージまたはその先駆細胞またはその子孫細胞
(iv)足場または他の保持材料
(v)組織送達強化成分。 A pharmaceutical or physiologically active regenerating composition comprising 1 or 2 or 3 or 4 or 5 of:
(i) comprises or encodes a CCR5 interacting agent as defined herein;
(ii) satellite cells or their progenitor cells or their progeny cells (iii) macrophages or their progenitor cells or their progeny cells (iv) scaffolds or other retaining materials (v) tissue delivery enhancing components.
[請求項28]
リンカー、安定性強化部分、シグナル伝達強化部分、送達強化部分、組織または筋肉保持強化部分、および標識部分の1以上を含む、請求項27または28に記載のNAMPTポリペプチド断片。 28. A NAMPT polypeptide fragment or modified form thereof according to claim 27, comprising a peptide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or 2 or 5, or a sequence having at least 80% identity to SEQ ID NO: 1 or 2 or 5 Or a functional derivative.
[Claim 28]
29. The NAMPT polypeptide fragment of claim 27 or 28, comprising one or more of a linker, a stability-enhancing moiety, a signaling-enhancing moiety, a delivery-enhancing moiety, a tissue or muscle retention-enhancing moiety, and a labeling moiety.
(i)組織幹細胞またはその先駆細胞またはその子孫細胞
(ii)マクロファージまたはその先駆細胞またはその子孫細胞
(iii)足場(半固体または固体支持体)または保持材料
(iv)組織送達強化または細胞保持部分。 A composition comprising a NAMPT polypeptide fragment or derivative according to any one of claims 27 to 30, or a nucleic acid molecule encoding them, and one or more of the following:
(i) tissue stem cells or their progenitors or their progeny (ii) macrophages or their progenitors or their progeny (iii) scaffolds (semi-solid or solid supports) or retention materials (iv) tissue delivery enhancing or cell retention moieties .
[請求項31]
組織送達強化部分または細胞保持部分が、ECM結合部分である、請求項30もしくは31に記載の組成物または請求項27から29のいずれか一項に記載のNAMPT機能的誘導体。 31. The composition of claim 30, wherein the scaffolding or holding material is fibrin or a hydrogel such as an acrylamide hydrogel.
[Claim 31]
32. The composition of claim 30 or 31 or the NAMPT functional derivative of any one of claims 27-29, wherein the tissue delivery enhancing moiety or cell retention moiety is an ECM binding moiety.
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